Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.177-186
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2000
An improved multi-level(IML) optimization algorithm using automatic differentiation (AD) for multi-objective optimum design of framed structures is proposed in this paper. In order to optimize the steel frames under seismic load, two main objective functions need to be considered for minimizing the structural weight and maximizing the strain energy. For the efficiency of the proposed algorithm, multi-level optimization techniques using decomposition method that separately utilizes both system-level and element-level optimizations and an artificial constraint deletion technique are incorporated in the algorithm. And also to save the numerical efforts, an efficient reanalysis technique through approximated structural responses such as moments, frequencies, and strain energy with respect to intermediate variables is proposed in the paper. Sensitivity analysis of dynamic structural response is executed by AD that is a powerful technique for computing complex or implicit derivatives accurately and efficiently with minimal human effort. The efficiency and robustness of the IML algorithm, compared with a plain multi-level (PML) algorithm, is successfully demonstrated in the numerical examples.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.04a
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pp.245-253
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1998
Recently, the importance of multi-objective optimization techniques and stochastic search methods is increasing. The stochastic search methods have the concepts of the survival of the fittest and natural selection such as genetic algorithms(GA), simulated annealing(SA) and evolution strategies (ES). As many accidents of oil tankers cause marine pollution, oil tankers of double hull or mid deck structure are being built to minimize the marine pollution. For the improvement of oil tanker design technique, an efficient optimization technique is proposed in this study. Multi-objective optimization problem of weight and cost of double hull and mid deck tanker is formulated. Discrete design variables are used considering real manufacturing, and the concept of relative production cost is also introduced. The ES method is used as an optimization technique, and the ES algorithm was developed to generate a more efficient Pareto optimal set.
This paper describes a topology optimization technique which can maximize the fundamental frequency of the structures. The fundamental frequency maximization is achieved by means of the minimization of modal strain energy as an inverse problem so that the strain energy based resizing algorithm is directly used in this study. The strain energy to be minimized is therefore employed as the objective function and the initial volume of structures is used as the constraint function. Multi-frequency problem is considered by the introduction of the weight which is used to combine several target modal strain energy terms into one scalar objective function. Several numerical examples are presented to investigate the performance of the proposed topology optimization technique. From numerical tests, it is found to be that the proposed optimization technique is extremely effective to maximize the fundamental frequency of structure and can successfully consider the multi-frequency problems in the topology optimization process.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.10a
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pp.333-342
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1999
An improved optimization algorithm for multi-objective and multi-level (MO/ML) optimum design of steel frames is proposed in this paper. In order to optimize the steel frames under seismic load, two main objective functions need to be considered for minimizing the structural weight and maximizing the strain energy. For the efficiency of the proposed method, well known multi-level optimization techniques using decomposition method that separately utilizes both system-level and element-level optimizations and an artificial constraint deletion technique are incorporated in the algorithm. And also dynamic analysis is executed to evaluate the implicit function of structural strain energy at each iteration step. To save the numerical efforts, an efficient reanalysis technique through sensitivity analysis of dynamic properties is unposed in the paper. The efficiency and robustness of the improved MOML algorithm, compared with a plain MOML algorithm, is successfully demonstrated in the numerical examples.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.10a
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pp.255-262
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2002
In this paper, an improved multi-objective optimmum design method is proposed. And it is applied to steel frames under seismic loads. The multi-objective optimization problem is formulated with three optimality criteria, namely, minimum structural weight and maximum strain energy and stability. The Pareto curve can be obtained by performing the multi-objective optimization for multistory shear buildings. In order to efficiently solve the multi-objective optimization problem the decomposition method that separates both system-level and element-level is used. In addition, various techniques such as effective reanalysis technique with respect to intermediate variables and sensitivity analysis using an automatic differentiation (AD) we incorporated. Moreover, the relationship function among section properties induced from the profile is used in order to link system-level and element level. From the results of numerical investigation, it may be stated that the proposed method will lead to the more rational design compared with the conventional one.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.6
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pp.1017-1024
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2010
Under the Kyoto Protocol many countries have been requested to participate in emissions trading with the assigned $CO_2$ emissions. In this environment, it is inevitable to change the system and market operation in deregulated power systems, and then ensuring safety margin is becoming more important for balancing system security, economy and $CO_2$ emissions. Nowadays, available transfer capability (ATC) is a key index of the remaining capability of a transmission system for future transactions. This paper presents a novel approach to the ATC evaluation with $CO_2$ emissions using multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) technique. This technique evolves a multi-objective version of PSO by proposing redefinition of global best and local best individuals in multi-objective optimization domain. The optimal power flow (OPF) method using MOPSO is suggested to solve multi-objective functions including fuel cost and $CO_2$ emissions simultaneously. To show its efficiency and effectiveness, the results of the proposed method is comprehensively realized by a comparison with the ATC which is not including $CO_2$ emissions for the IEEE 30-bus system, and is found to be quite promising.
Bagheri, Mohammad Reza;Mosayebi, Masoud;Mahdian, Asghar;Keshavarzi, Ahmad
Smart Structures and Systems
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v.22
no.4
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pp.469-479
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2018
The present research study utilizes a multi-objective optimization method for Pareto optimization of an eight-degree of freedom full vehicle vibration model, adopting a non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II). In this research, a full set of ride comfort as well as ride safety parameters are considered as objective functions. These objective functions are divided in to two groups (ride comfort group and ride safety group) where the ones in one group are in conflict with those in the other. Also, in this research, a special optimizing technique and combinational method consisting of weighted sum method and Pareto optimization are applied to transform Pareto double-objective optimization to Pareto full-objective optimization which can simultaneously minimize all objectives. Using this technique, the full set of ride parameters of three dimensional vehicle model are minimizing simultaneously. In derived Pareto front, unique trade-off design points can selected which are non-dominated solutions of optimizing the weighted sum comfort parameters versus weighted sum safety parameters. The comparison of the obtained results with those reported in the literature, demonstrates the distinction and comprehensiveness of the results arrived in the present study.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.12
no.2
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pp.9-22
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2008
This paper presents an integrated optimal design technique of a hybrid structure-damper system for improving the seismic performance of the structure. The proposed technique corresponds to the optimal distribution of the stiffness and dampers. The multi-objective optimization technique is introduced to deal with the optimal design problem of the hybrid system, which is reformulated into the multi-objective optimization problem with a constraint of target reliability in an efficient manner. An illustrative example shows that the proposed technique can provide a set of Pareto optimal solutions embracing the solutions obtained by the conventional sequential design method and single-objective optimization method based on weighted summation scheme. Based on the stiffness and damping capacities, three representative designs are selected among the Pareto optimal solutions and their seismic performances are investigated through the parametric studies on the dynamic characteristics of the seismic events. The comparative results demonstrate that the proposed approach can be efficiently applied to the optimal design problem for improving the seismic performance of the structure.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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