Akbulut, Mustafa;Sarac, Abdulhamit;Ertas, Ahmet H.
Advances in Computational Design
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v.5
no.3
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pp.209-231
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2020
In order to evaluate the performance of three heuristic optimization algorithms, namely, simulated annealing (SA), genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) for optimal stacking sequence of laminated composite plates with respect to critical buckling load and non-dimensional natural frequencies, a multi-objective optimization procedure is developed using the weighted summation method. Classical lamination theory and first order shear deformation theory are employed for critical buckling load and natural frequency computations respectively. The analytical critical buckling load and finite element calculation schemes for natural frequencies are validated through the results obtained from literature. The comparative study takes into consideration solution and computational time parameters of the three algorithms in the statistical evaluation scheme. The results indicate that particle swarm optimization (PSO) considerably outperforms the remaining two methods for the special problem considered in the study.
Optimization methodologies have been proposed of find the best environment-friendly recycling pathways of plastic materials based on life-cycle assessment (LCA) methodology. The main difficulty in conducting this optimization study is that multiple environmental burdens have to be considered simultaneously as the cost functions. Instead of generating conservative Pareto or noninferior solutions following multi-objective optimization approaches, we have proposed some practical criteria on how to combine the different environmental burdens into a single measure. The obtained single objective optimization problem can then be solved by conventional nonlinear programming techniques or, more effectively, by a tree search method based on decision flows. The latter method reduces multi-dimensional optimization problems to a set of one-dimensional problems in series. It is expected the suggested tree search approach can be applied to many LCA studies as a new promising optimization tool.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.541-548
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2006
This study presents a structural cost optimization method for building frame system using high-strength steel members. In, this optimization method, the material cost of steel member is involved in objective function to find the optimal cost of building frame systems. Genetic Algorithm is adopted to optimizer to find structural cost optimization. The proposed adapted to structural design of 3.5 stories example buildings with buildings frame systems. As a result, The proposed optimization method can be effectively adapted to cost optimization of building frame systems using high-strength steel members.
Reliability Based Design Optimization(RBDO) is one of the optimization methods that minimize the product failure due to small changes of operating conditions or process errors. It searches the optimum that satisfies the safety margin of each constraint, and it gives stable and reliable designs. However, RBDO requires many times oj computational efforts compared with the conventional deterministic optimization(DO) to evaluate the probability of failure about each constraint, therefore it is hard to apply directly to large-scaled problems such as a flexible wing shape design optimization. For the efficient reliability analysis, the approximate reliability analysis method with the two-point approximation(TPA) is proposed In this study, the lift-to-drag ratio maximization designs are performed with 3-dimensional Navier-Stokes analysis and NASTRAN structural analysis, and the optimization results about the deterministic, FORM and SORM are compared.
The problem of assigning customers to satellite channels is a difficult combinatorial optimization problem and is NP-complete. For this combinatorial optimization problem, standard optimization methods take a large computation time and so genetic algorithms (GA) and ant colony optimization (ACO) can be used to obtain the best and/or optimal assignment of customers to satellite channels. In this paper, we present a comparative study of GA and ACO to this problem. Various issues related to genetic algorithms approach to this problem, such as solution representation, selection methods, genetic operators and repair of invalid solutions are presented. We also discuss an ACO for this problem. In ACO methodology, three strategies, ACO with only ranking, ACO with only max-min ant system (MMAS), and ACO with both ranking and MMAS, are considered. A comparison of these two approaches (i,e., GA and ACO) with the standard optimization method is presented to show the advantages of these approaches in terms of computation time.
This study contributes to evaluate multiphase topology optimization design of plate-like structures on elastic foundations by using classic plate theory. Multi-material optimal topology and shape are produced as an alternative to provide reasonable material assignments based on stress distributions. Multi-material topology optimization problem is solved through an alternative active-phase algorithm with Gauss-Seidel version as an optimization model of optimality criteria. Stiffness and adjoint sensitivity formulations linked to thin plate potential strain energy are derived in terms of multiphase design variables and Winkler-Pasternak parameters considering elastic foundation to apply to the current topology optimization. Numerical examples verify efficiency and diversity of the present topology optimization method of elastic thin plates depending on multiple materials and Winkler-Pasternak parameters with the same amount of volume fraction and total structural volume.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.1
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pp.29-38
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2010
This paper presents a procedure for the design optimization of a centrifugal compressor. The centrifugal compressor consists of a centrifugal impeller, vaneless diffuser and volute. And, optimization techniques based on the radial basis neural network method are used to optimize the impeller of a centrifugal compressor. The Latin-hypercube sampling of design-of-experiments is used to generate the thirty design points within design spaces. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with the shear stress transport turbulence model are discretized by using finite volume approximations and solved on hexahedral grids to evaluate the objective function of the total-to-total pressure ratio. Four variables defining the impeller hub and shroud contours are selected as design variables in this optimization. The results of optimization show that the total-to-total pressure ratio of the optimized shape at the design flow coefficient is enhanced by 2.46% and the total-to-total pressure ratios at the off-design points are also improved significantly by the design optimization.
This paper presents structural topology optimization that is being applied for the design of electromagnetic vibration energy harvester. The design goal is to maximize the root-mean-square value of output voltage generated by external vibration leading structures. To calculate the output voltage, the magnetic field analysis is performed by using the finite element method, and the obtained magnetic flux linkage is interpolated by using Lagrange polynomials. To achieve the design goal, permanent magnet is designed by using topology optimization. The analytical design sensitivity is derived from the adjoint variable method, and the formulated optimization problem is solved through the method of moving asymptotes (MMA). As optimization results, the optimal location and shape of the permanent magnet are provided when the magnetization direction is fixed. In addition, the optimization results including the design of magnetization direction are provided.
Nicholas, P. Emmanuel;Padmanaban, K.P.;Vasudevan, D.
Structural Engineering and Mechanics
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v.52
no.4
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pp.815-827
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2014
Buckling optimization of laminated composite plates is significant as they fail because of buckling under in-plane compressive loading. The plate is usually modeled without cutout so that the buckling strength is found analytically using classical laminate plate theory (CLPT). However in real world applications, the composite plates are modeled with cutouts for getting them assembled and to offer the provisions like windows, doors and control system. Finite element analysis (FEA) is used to analyze the buckling strength of the plate with cutouts and it leads to high computational cost when the plate is optimized. In this article, a genetic algorithm based optimization technique is used to optimize the composite plate with cutout. The computational time is highly reduced by replacing FEA with artificial neural network (ANN). The effectiveness of the proposed method is explored with two numerical examples.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.47
no.2
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pp.65-73
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2024
This paper presents a path planning optimization model for the engineering units to install obstacles in the shortest time during wartime. In a rapidly changing battlefield environment, engineering units operate various engineering obstacles to fix, bypass, and delay enemy maneuvers, and the success of the operation lies in efficiently planning the obstacle installation path in the shortest time. Existing studies have not reflected the existence of obstacle material storage that should be visited precedence before installing obstacles, and there is a problem that does not fit the reality of the operation in which the installation is continuously carried out on a regional basis. By presenting a Mixed Integrer Programming optimization model reflecting various constraints suitable for the battlefield environment, this study attempted to promote the efficient mission performance of the engineering unit during wartime.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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