This paper deals with critical buckling load optimization of symmetric angle-ply laminated stepped flat columns under axial compression load. The design objective is the maximization of the critical buckling load and the design variable is the fiber orientations in the layers of the laminates. The classical laminate plate theory is used for the finite element solution of the laminated stepped flat columns. The modified feasible direction (MFD) method is used for the optimization routine. For this purpose, a program based on FORTRAN is exploited. Finally, the optimization results are presented for width ratios (b/B), ratios of fillet radius ($r_1/r_2$), aspect ratios (L/B) and boundary conditions. The results are presented in graphical and tabular forms and the results are compared.
This paper addresses to the flowshop scheduling problem with blocking constraints. The objective is to minimize the makespan criterion. We propose a hybrid combinatorial particle swarm optimization algorithm (HCPSO) as a resolution technique for solving this problem. At the initialization, different priority rules are exploited. Experimental study and statistical analysis were performed to select the most adapted one for this problem. Then, the swarm behavior is tested for solving a combinatorial optimization problem such as a sequencing problem under constraints. Finally, an iterated local search algorithm based on probabilistic perturbation is sequentially introduced to the particle swarm optimization algorithm for improving the quality of solution. The computational results show that our approach is able to improve several best known solutions of the literature. In fact, 76 solutions among 120 were improved. Moreover, HCPSO outperforms the compared methods in terms of quality of solutions in short time requirements. Also, the performance of the proposed approach is evaluated according to a real-world industrial problem.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.2
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pp.143-149
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2016
In this study, a method for the multi-objective optimization of an impeller for a centrifugal compressor using fluid-structure interaction (FSI) and response surface method (RSM) was proposed. Numerical simulation was conducted using ANSYS CFX and Mechanical with various configurations of impeller geometry. Each design parameter was divided into 3 levels. A total of 15 design points were planned using Box-Behnken design, which is one of the design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces based on the results of the DOE were used to find the optimal shape of the impeller. Two objective functions, isentropic efficiency and equivalent stress were selected. Each objective function is an important factor of aerodynamic performance and structural safety. The entire process of optimization was conducted using the ANSYS Design Xplorer (DX). The trade-off between the two objectives was analyzed in the light of Pareto-optimal solutions. Through the optimization, the structural safety and aerodynamic performance of the centrifugal compressor were increased.
Numerical optimization techniques combined with a three-dimensional thin-layer Navier-Stokes solver are presented to find an optimum shape of a stator blade in an axial compressor through calculations of single stage rotor-stator flow. Governing differential equations are discretized using an explicit finite difference method and solved by a multi-stage Runge-Kutta scheme. Baldwin-Lomax model is chosen to describe turbulence. A spatially-varying time-step and an implicit residual smoothing are used to accelerate convergence. A steady mixing approach is used to pass information between stator and rotor blades. For numerical optimization, searching direction is found by the steepest decent and conjugate direction methods, and the golden section method is used to determine optimum moving distance along the searching direction. The object of present optimization is to maximize efficiency. An optimum stacking line is found to design a custom-tailored 3-dimensional blade for maximum efficiency with the other parameters fixed.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.120-123
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2005
A dynamic system identification technique based on the topology optimization method is developed. The specific problem in consideration is the damage location identification of a plate structure using the Frequency Response Function (FRF) of a damaged structure. In this work, the identification problem is formulated as a topology optimization problem. The importance of using anti-resonance information in addition to using resonance information is addressed. Though a simple problem was considered here, the possibility of using the topology optimization for damage identification is investigated lot the first time.
This study deals with the design of bridge girder structures and consists of two parts. In the first part an optimal bridge girder topology is determined using a software based on structure compliance minimization with constraints imposed on the body mass, developed by the authors. In the second part, an original way in which the topology is mapped into a bridge girder structure is shown. Additionally, a method of converting the thickness of the bars obtained using the topology optimization procedure into cross sections is introduced. Moreover, stresses and material consumption for a girder design obtained through topology optimization and a typical truss girder are compared. Concluding, this paper shows that topology optimization is a good tool for obtaining optimal bridge girder designs.
Peak response is a more suitable index than mean response in the light of structural safety. In this study, a controller optimization method is proposed to restrict peak responses of building structures subject to earthquake excitations, which are modeled as partially stationary stochastic process. The constraints are given with specified failure probabilities of peak responses. LQR is chosen to assure stability in numerical process of optimization. Optimization problem is formulated with weightings on controlled outputs as design variables and gradients of objective and constraint functions are derived. Full state feedback controllers designed by the proposed method satisfy various design objectives and output feedback controllers using LQG also yield similar results without significant performance deterioration.
This study presents an efficient method for optimum design of plate and shell structures, when the design variables are continuous or discrete. Both sizing and shape design variables are considered. First the structural responses such as element forces are approximated in terms of some intermediate variables. By substituting these approximate relations into the original design problem, an explicit nonlinear approximate design task with high quality approximation is achieved. This problem with continuous variables, can be solved by means of numerical optimization techniques very efficiently, the results of which are then used for discrete variable optimization. Now, the approximate problem is converted into a sequence of second level approximation problems of separable form and each of which is solved by a dual strategy with discrete design variables. The approach is efficient in terms of the number of required structural analyses, as well as the overall computational cost of optimization. Examples are offered and compared with other methods to demonstrate the features of the proposed method.
Seismic and wind load performances of buildings are commonly improved by using bracing systems. In practice, standard bracing systems, such as X, Y, V, and K types are used. To determine the appropriate bracing type, the designer uses trial & error method among the standard bracings to obtain better results. However, using topology optimization yields more efficient bracing systems or new bracing can be developed depending on building and loading types. Determination of optimum bracing type for minimum deformation on a building under the effect of wind load is given in this study. A new bracing system is developed by using topology optimization. Element removal method is used to determine and remove the comparatively inefficient materials. Optimized bracing is compared with proposed bracing types available in the related literature. Maximum deformation value of building is used as performance indicator to compare effectiveness of different bracings to resist wind loads. The proposed bracing, yielded 99%, deformation reduction compared to the unbraced building.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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pp.411-418
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2004
Using a level set method we develop a shape optimization method applied to energy flow problems in steady state. The boundaries are implicitly represented by the level set function obtainable from the 'Hamilton-Jacobi type' equation with the 'Up-wind scheme.' The developed method defines a Lagrangian function for the constrained optimization. It minimizes a generalized compliance, satisfying the constraint of allowable volume through the variations of implicit boundary. During the optimization, the boundary velocity to integrate the Hamilton-Jacobi equation is obtained from the optimality condition for the Lagrangian function. Compared with the established topology optimization method, the developed one has no numerical instability such as checkerboard problems and easy representation of topological shape variations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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