Recently, population based optimization algorithms are developed to deal with a variety of optimization problems. In this paper, the salp swarm algorithm (SSA) is dramatically enhanced and a new algorithm is named Enhanced Salp Swarm Algorithm (ESSA) which is effectively utilized in optimization problems. To generate the ESSA, an opposition-based learning and merit function methods are added to standard SSA to enhance both exploration and exploitation abilities. To have a clear judgment about the performance of the ESSA, firstly, it is employed to solve some mathematical benchmark test functions. Next, it is exploited to deal with engineering problems such as optimally designing the benchmark buildings equipped with multiple tuned mass damper (MTMD) under earthquake excitation. By comparing the obtained results with those obtained from other algorithms, it can be concluded that the proposed new ESSA algorithm not only provides very competitive results, but also it can be successfully applied to the optimal design of the MTMD.
Xinyang Yin;Hanqiong Wang;Jinguang Yang;Yan Liu;Yang Zhao;Jinhu Yang
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.3
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pp.245-256
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2023
In order to improve aerodynamic performance of multi-stage axial flow turbines used in aircraft engines, a one-dimensional aerodynamic design and optimization framework is constructed. In the method, flow path is generated by solving mass continuation and energy conservation with loss computed by the Craig & Cox model; Also real gas properties has been taken into consideration. To obtain an optimal result, a multi-objective genetic algorithm is used to optimize the efficiencies and determine values of various design variables; Final design can be selected from obtained Pareto optimal solution sets. A three-stage axial turbine is used to verify the effectiveness of the developed optimization framework, and designs are checked by three-dimensional CFD simulation. Results show that the aerodynamic performance of the optimized turbine has been significantly improved at design point, with the total-to-total efficiency increased by 1.17% and the total-to-static efficiency increased by 1.48%. As for the off-design performance, the optimized one is improved at all working points except those at small mass flow.
This article focuses on the static and dynamic analysis and optimization of an anisogrid lattice plate subjected to axial compressive load with simply supported boundary conditions. The lattice plate includes diagonal and transverse ribs and is modeled as an orthotropic plate with effective stiffness properties. The study employs the first-order shear deformation theory and the Ritz method with a Legendre approximation function. In the realm of optimization, the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II is utilized as an evolutionary multi-objective algorithm to optimize. The research findings are validated through finite element analysis. Notably, this study addresses the less-explored areas of optimizing the geometric parameters of the plate by maximizing the buckling load and natural frequency while minimizing mass. Furthermore, this study attempts to fill the gap related to the analysis of the post-buckling behavior of lattice plates, which has been conspicuously overlooked in previous research. This has been accomplished by conducting nonlinear analyses and scrutinizing post-buckling diagrams of this type of lattice structure. The efficacy of the continuous methods for analyzing the natural frequency, buckling, and post-buckling of these lattice plates demonstrates that while a degree of accuracy is compromised, it provides a significant amount of computational efficiency.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.04a
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pp.128-132
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1997
This paper deals with the optimization of pipe-support allocation using the genetic algorithm, and shows the feasibility of the optimization method to actual design problems and also the convergence characteristics of optimization calculation with respect to the various seismic waves. The piping system was modeled as mass-spring system with 5 degrees of freedom and the support was as spring-damper. The support allocation problem was formulated to minimize the response of the piping system to seismic excitation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.8
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pp.711-717
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2007
Shape optimization of a staggered herringbone groove micromixer using three-dimensional Navier-Stokes analysis has been carried using Kriging model. The analysis of the degree of mixing is performed by the calculation of spatial data statistics. The calculation of the variance of the mass fraction at various nodes on a plane in the channel is used to quantify mixing. A numerical optimization technique with Kriging model is applied to optimize the shape of the grooves on a single wall of the channel. Three design variables, namely, the ratio of groove width to groove pitch, the ratio of the groove depth to channel height ratio and the angle of the groove, are selected for optimization. A mixing index is used as the objective function. The results of the optimization show that the mixing is very sensitive to the shape of the groove which can be used in controlling mixing in microdevices.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2003.10a
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pp.145-150
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2003
The present study aims to optimize the performance of the Two-Stage Gas Gun by using the experimentally obtained data. RSM(Response Surface Method) was adopted in the optimization process to find the operating parameter than can maximize the projectile speed with the minimum number of tests. To decide the test points which results can consist of the response surface, 3$^{k}$ full factorial method was used, and the design variables were chosen with piston mass and 2$^{nd}$ driver fill pressure. The response surface was composed by nine test results and consequently the optimization was done with GENOCOP III, inherently GA code, in order to seek the optimal test point. The optimal test condition from the response surface was verified by the experiment. Results showed that the optimization process with response surface can successfully predict the test results fairly well. This study shows the possibility of performance optimization for the experimental facilities using numerical optimization algorithm.
This study presents the performance optimization of hypervelocity launcher system by using the experimentall data. During the optimization, the RSM (Response Surface Method) is adopted to find the operating parameters that could maximize the projectile speed. To construct a reliable response surface model, 3 full factorial method is used with the selected design variables, such as piston mass and 2 driver fill pressure. Nine test data could successfully construct the reasonable response surface, which used to yield the optimal operational conditions of the system using the genetic algorithm. The optimization results are confirmed by the experimental test with a good accuracy. Thus, the optimization can improve the performance of the facility.
To explore the application of traditional tuned mass dampers (TMDs) to the earthquake induced vibration control problem, a pounding tuned mass damper (PTMD) is proposed by adding a viscoelastic limitation to the traditional TMD. In the proposed PTMD, the vibration energy can be further dissipated through the impact between the attached mass and the viscoelastic layer. More energy dissipation modes can guarantee better control effectiveness under a suite of excitations. To further reduce mass ratio and enhance the implementation of the PTMD control, multiple PTMDs (MPTMD) control is then presented. After the experimental validation of the proposed improved Hertz based pounding model, the basic equations of the MPTMD controlled system are obtained. Numerical simulation is conducted on the benchmark model of the Canton Tower. The control effectiveness of the PTMD and the MPTMD is analyzed and compared under different earthquake inputs. The sensitivity and the optimization of the design parameters are also investigated. It is demonstrated that PTMDs have better control efficiency over the traditional TMDs, especially under more severe excitation. The control performance can be further improved with MPTMD control. The robustness can be enhanced while the attached mass for each PTMD can be greatly reduced. It is also demonstrated through the simulation that a non-uniformly distributed MPTMD has better control performance than the uniformly distributed one. Parameter study is carried out for both the PTMD and the MPTMD systems. Finally, the optimization of the design parameters, including mass ratio, initial gap value, and number of PTMD in the MPTMD system, is performed for control improvement.
Motivated by a simpler and more compact hybrid active tuned mass damper (ATMD) system with wide frequency spacing (i.e., high robustness) but not reducing the effectiveness using the least number of ATMD units, the active tuned tandem mass dampers (ATTMD) have been proposed to attenuate undesirable oscillations of structures under the ground acceleration. Likewise, it is expected that the frequency spacing of the ATTMD is comparable to that of the active multiple tuned mass dampers (AMTMD) or the multiple tuned mass dampers (MTMD). In accordance with the mode generalised system in the specific vibration mode being controlled (simply referred herein to as the structure), the closed-form expression of the dimensionless displacement variances has been derived for the structure with the attached ATTMD. The criterion for the optimum searching may then be determined as minimization of the dimensionless displacement variances. Employing the gradient-based optimization technique, the effects of varying key parameters on the performance of the ATTMD have been scrutinized in order to probe into its superiority. Meanwhile, for the purpose of a systematic comparison, the optimum results of two active tuned mass dampers (two ATMDs), two tuned mass dampers (two TMDs) without the linking damper, and the TTMD are included into consideration. Subsequent to work in the frequency domain, a real-time Simulink implementation of dynamic analysis of the structure with the ATTMD under earthquakes is carried out to verify the findings of effectiveness and stroke in the frequency domain. Results clearly show that the findings in the time domain support the ones in the frequency domain. The whole work demonstrates that ATTMD outperforms two ATMDs, two TMDs, and TTMD. Thereinto, a wide frequency spacing feature of the ATTMD is its highlight, thus deeming it a high robustness control device. Furthermore, the ATTMD system only needs the linking dashpot, thus embodying its simplicity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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