Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.17
no.10
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pp.938-946
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2005
Shape optimization of internally finned circular tube has been peformed for periodically fully developed turbulent flow and heat transfer. The physical domain considered in this study is very complicated due to periodic boundary conditions both streamwise and circumferential directions. Therefore, Pareto frontier sets of a heat exchanger can be acquired by coupling the CFD and the multi-objective genetic algorithm, which is a global optimization technique. The optimal values of fin widths $(d_1,\;d_2)$ and fin height (H) are numerically obtained by minimizing the pressure loss and maximizing the heat transfer rate within ranges of $d_1=0.2\sim1.5\;mm,\;d_2=0.2\sun1.5\;mm,\;and\;H=0.2\sim1.5\;mm$. The optimal values of the design variables are acquired after the fifth generation and also compared to those of a local optimization algorithm for the same geometry and conditions.
In this paper, we study an asymmetric two-way relaying network where two source nodes intend to exchange information with the help of multiple relay nodes. A hybrid time-division broadcast relaying scheme with joint relay selection (RS) and power allocation (PA) is proposed to realize energy-efficient transmission. Our scheme is based on the asymmetric level of the two source nodes' target signal-to-noise ratio indexes to minimize the total power consumed by the relay nodes. An optimization model with joint RS and PA is studied here to guarantee hybrid relaying transmissions. Next, with the aid of our proposed intelligent optimization algorithm, which combines a genetic algorithm and a simulated annealing algorithm, the formulated optimization model can be effectively solved. Theoretical analyses and numerical results verify that our proposed hybrid relaying scheme can substantially reduce the total power consumption of relays under a traffic asymmetric scenario; meanwhile, the proposed intelligent optimization algorithm can eventually converge to a better solution.
Optimal design of raft-pile foundations is examined by combining finite element technique and the optimization approach. The piles and soil medium are modeled by three dimensional solid elements while the raft is modelled by shell elements. Drucker-Prager criterion is adopted for the soil medium while the raft and the piles are assumed to be linear elastic. For the optimization process, the approximate semi-analytical method is used for calculating constraint sensitivities and a constraint approximation method which is a combination of the extended Bi-point approximation and Lagrangian polynomial approximation is used for predicting the behaviour of the constraints. The objective function of the problem is the volume of materials of the foundation while the design variables are raft thickness, pile length and pile spacing. The generalized reduced gradient algorithm is chosen for solving the optimization process. It is demonstrated that the method proposed in this study is promising for obtaining optimal design of raft-pile foundations without carrying out a large number of analyses. The results are also compared with those obtained from the previous study in which linear analysis was carried out.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.44
no.2
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pp.36-42
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2021
This paper deals with a vehicle routing problem with resource repositioning (VRPRR) which is a variation of well-known vehicle routing problem with pickup and delivery (VRPPD). VRPRR in which static repositioning of public bikes is a representative case, can be defined as a multi-objective optimization problem aiming at minimizing both transportation cost and the amount of unmet demand. To obtain Pareto sets for the problem, famous multi-objective optimization algorithms such as Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2) can be applied. In addition, a linear combination of two objective functions with weights can be exploited to generate Pareto sets. By varying weight values in the combined single objective function, a set of solutions is created. Experiments accomplished with a standard benchmark problem sets show that Variable Neighborhood Search (VNS) applied to solve a number of single objective function outperforms SPEA2. All generated solutions from SPEA2 are completely dominated by a set of VNS solutions. It seems that local optimization technique inherent in VNS makes it possible to generate near optimal solutions for the single objective function. Also, it shows that trade-off between the number of solutions in Pareto set and the computation time should be considered to obtain good solutions effectively in case of linearly combined single objective function.
The classical optimal control (COC) method has been widely used for linear quadratic regulator (LQR) problems of structural control. However, the equation of motion of the structure is incorporated into the optimization model as the constraint condition for the LQR problem, which needs to be solved through the Riccati equation under certain assumptions. In this study, an explicit optimal control (EOC) method is proposed based on the explicit time-domain method (ETDM). By use of the explicit formulation of structural responses, the LQR problem with the constraint of equation of motion can be transformed into an unconstrained optimization problem, and therefore the control law can be derived directly without solving the Riccati equation. To further optimize the weighting parameters adopted in the control law using the gradient-based optimization algorithm, the sensitivities of structural responses and control forces with respect to the weighting parameters are derived analytically based on the explicit expressions of dynamic responses of the controlled structure. Two numerical examples are investigated to demonstrate the feasibility of the EOC method and the optimization scheme for weighting parameters involved in the control law.
Seyed Milad Hosseini;Mohamad Mohamadi Dehcheshmeh;Gholamreza Ghodrati Amiri
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.6
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pp.555-574
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2023
An efficient optimization algorithm and damage-sensitive objective function are two main components in optimization-based Finite Element Model Updating (FEMU). A suitable combination of these components can considerably affect damage detection accuracy. In this study, a new hybrid damage-sensitive objective function is proposed based on combining two different objection functions to detect the location and extent of damage in structures. The first one is based on Generalized Pseudo Modal Strain Energy (GPMSE), and the second is based on the element's Generalized Flexibility Matrix (GFM). Four well-known population-based metaheuristic algorithms are used to solve the problem and report the optimal solution as damage detection results. These algorithms consist of Cuckoo Search (CS), Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO), Moth Flame Optimization (MFO), and Jaya. Three numerical examples and one experimental study are studied to illustrate the capability of the proposed method. The performance of the considered metaheuristics is also compared with each other to choose the most suitable optimizer in structural damage detection. The numerical examinations on truss and frame structures with considering the effects of measurement noise and availability of only the first few vibrating modes reveal the good performance of the proposed technique in identifying damage locations and their severities. Experimental examinations on a six-story shear building structure tested on a shake table also indicate that this method can be considered as a suitable technique for damage assessment of shear building structures.
This paper presents the quantification and location damage detection of plane and space truss structures in a two-phase method to reduce the computations efforts significantly. In the first phase, a proposed damage indicator based on the residual force vector concept is used to get the suspected damaged members. In the second phase, using damage quantification as a variable, a teaching-learning based optimization algorithm (TLBO) is used to obtain the damage quantification value of the suspected members obtained in the first phase. TLBO is a relatively modern algorithm that has proved distinguished in solving optimization problems. For more verification of TLBO effeciency, the classical particle swarm optimization (PSO) is used in the second phase to make a comparison between TLBO and PSO algorithms. As it is clear, the first phase reduces the search space in the second phase, leading to considerable reduction in computations efforts. The method is applied on three examples, including plane and space trusses. Results have proved the capability of the proposed method to precisely detect the quantification and location of damage easily with low computational efforts, and the efficiency of TLBO in comparison to the classical PSO.
Mohamed Abdel-Raheem;Maged E. Georgy;Moheeb Ibrahim
International conference on construction engineering and project management
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2013.01a
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pp.243-251
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2013
Cash management is a major concern for all contractors in the construction industry. It is arguable that cash is the most critical resource of all. A contractor needs to secure sufficient funds to navigate the project to the end, while keeping an eye on maximizing profits along the way. Past research attempted to address such topic via developing models to tackle the time-cost tradeoff problem, cash flow forecasting, and cash flow management. Yet, little was done to integrate the three aspects of cash management together. This paper, as such, presents a comprehensive model that integrates the time-cost tradeoff problem, cash flow management, and cash flow forecasting. First, the model determines the project optimal completion time by considering the different alternative construction methods available for executing project activities. Second, it investigates different funding alternatives and proposes a project-level cash management plan. Two funding alternatives are considered; they are borrowing and company own financing. The model was built as a combinatorial optimization model that utilizes ant colony search capabilities. The model also utilizes Microsoft Project software and spreadsheets to maintain an environment that incorporates activities, their durations, and other project data, in order to estimate project completion time and cost. Ant Colony Optimization algorithm was coded as a Macro program using VBA. Finally, an example project was used to test the developed model, where it acted reliably in maximizing the contractor's profit in the test project.
In this study, the optimization of the composite floor system with cellular beams is investigated. The objective function is the minimization of carbon dioxide (CO2) emissions and the optimal solution is defined by 19 design variables for the beam's topology, beams fabricated process, steel deck characteristics, columns. The requirements of the ultimate and serviceability state limits are considered for the composite floor system design. The program is developed within the MATLAB platform. A number of the benchmark test problems of composite floor systems with full web beams are optimized with cellular beams to verify the reduction of total CO2 emission. The optimum results are obtained by Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA) and Bonobo Algorithm (BO). A comparison of the performance of these algorithms shows that the BO algorithm has a higher search capability and results in better solutions than PSO and GA algorithms in the optimization of the composite floor system with the cellular beams and the use of cellular beams can reduce the total CO2 emissions of the floor above 20%.
The main objective of this paper is the robust multi-objective optimization design of semi-active tuned mass damper (STMD) system using genetic algorithms and fuzzy logic. For optimal design of this system, it is required that the uncertainties which may exist in the system be taken into account. This consideration is performed through the robust design optimization (RDO) procedure. To evaluate the optimal values of the design parameters, three non-commensurable objective functions namely: normalized values of the maximum displacement, velocity, and acceleration of each story level are considered to minimize simultaneously. For this purpose, a fast and elitist non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) approach is used to find a set of Pareto-optimal solutions. The torsional effects due to irregularities of the building and/or unsymmetrical placements of the dampers are taken into account through the 3-D modeling of the building. Finally, the comparison of the results shows that the probabilistic robust STMD system is capable of providing a reduction of about 52%, 42.5%, and 37.24% on the maximum displacement, velocity, and acceleration of the building top story, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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