Using basic shape and aerodynamic data for the designed impeller, basic structure analysis such as stress analysis and eigenvalue analysis was carried out. Also, we made the optimization program that was designed for optimum thickness within the adaptive stress limits. For the structural optimum theory, we used the BFGS(Broydon Fletcher Goldfarb Shanno) Method which is one of the searching methods. Through this program we managed optimization of the blade. For numerical simulation, we used the optimization program to compose Cyclic Module of NASTRAN and the Optimization Program which was implemented by C and fortran language.
Gradient-based optimization methods are inefficient in applications which require expensive function evaluations, and useless in applications where objective and/or constraint functions are 'noisy' due to modeling and cumulative numerical inaccuracy since gradient evaluation results cannot be reliable. Moreover, it is difficult to be integrated with commercial analysis software, and they cannot be employed when only experimental analysis results are available. In this research an optimization program based on a response surface method has been developed to overcome the aforementioned difficulties. Various methods for design of experiments and new proposed approximation models are implemented in the program. The effectiveness of the optimization program is tested on several test problems and results are discussed.
At present, wind tunnel test or CFD is used for predicting aerodynamic drag coefficient in motor company. But, wind tunnel test requires much cost and time, and CFD has about 30% error. In this study a predicting program of the aerodynamic drag coefficient based on empirical techniques was developed. Also a mathematical optimization method using GRG method was added to the program. The program was applied to six cars. Aerodynamic drag coefficient values of six cars were Predicted with 4.857% average error. The optimization method was also applied to six cars. Three parameters selected from sensitivity analysis were determined to reduce the afterbody drag coefficient to the value established by a designer and when some parameters were changed for a developing automotive, optimal modifiable parameters were determined to preserve the same drag coefficient as the original automotive. It was verified that this program could predict the aerodynamic drag coefficient effectively and accurately, and this program with GRG method could determine optimal values of parameters.
Tormen, Andreia Fatima;Pravia, Zacarias Martin Chamberlain;Ramires, Fernando Busato;Kripka, Moacir
Steel and Composite Structures
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제34권3호
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pp.409-421
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2020
In the optimized structure sizing, the optimization methods are inserted in this context in order to obtain satisfactory solutions, which can provide more economical structures, besides allowing the consideration of the factors related to the environmental impacts in the structural design. This work proposes a mathematical model for the optimization of steel-concrete composite beams aiming to minimize the monetary cost and the environmental impact, using the Harmonic Search optimization method. Discrete variables were the dimensions of the steel profiles and the thickness of the collaborating slab of the composite steel-concrete beam. The proposed model was implemented in Fortran programming language and based on improvements in the structure of the optimization method proposed by Medeiros and Kripka (2017). To prove the effectiveness and applicability of the model, as well as the Harmonic Search method, analyzes were performed with different configurations of steel-concrete composite beams, in order to provide guidelines that make the use of these systems more streamlined. In general, the Harmonic Search optimization method has proved to be efficient in the search for the optimized solutions, as well as important considerations on the optimization of the monetary and environmental costs of steel-concrete composite beams were obtained from the developed examples.
de Oliveira, Lucas C.;de Almeida, Felipe S.;Gomes, Herbert M.
Computers and Concrete
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제30권2호
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pp.127-141
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2022
In this paper, a numerical procedure is proposed for achieving the minimum cost design of reinforced concrete polygonal column cross-sections under compression and biaxial bending. A methodology is developed to integrate the metaheuristic algorithm Quantum Particle Swarm Optimization (QPSO) with an algorithm for the evaluation of the strength of reinforced concrete cross-sections under combined axial load and biaxial bending, according to the design criteria of Brazilian Standard ABNT NBR 6118:2014. The objective function formulation takes into account the costs of concrete, reinforcement, and formwork. The cross-section dimensions, the number and diameter of rebar and the concrete strength are taken as discrete design variables. This methodology is applied to polygonal cross-sections, such as rectangular sections, rectangular hollow sections, and L-shaped cross-sections. To evaluate the efficiency of the methodology, the optimal solutions obtained were compared to results reported by other authors using conventional methods or alternative optimization techniques. An additional study investigates the effect on final costs for an alternative parametrization of rebar positioning on the cross-section. The proposed optimization method proved to be efficient in the search for optimal solutions, presenting consistent results that confirm the importance of using optimization techniques in the design of reinforced concrete structures.
Structural design, in general, is developed through trial and error technique which is guided by standards criteria and based on the intuition and experience of the engineer, a context that leads to structural over-dimensioning, with uneconomic solutions. Aiming to find the optimal design, structural optimization methods have been developed to find a balance between cost, structural safety, and material performance. These methods have become a great opportunity in the steel structural engineering domain since they have as their main purpose is weight minimization, a factor directly correlated to the real cost of the structure. Assuming an objective function of minimum weight with stress and displacement constraints provided by Brazilian standards, the present research proposes the sizing optimization and combined approach of sizing and shape optimization, through a software developed to implement the Simulated Annealing metaheuristic algorithm. Therefore, two steel plane frame layouts, each admitting four typical truss geometries, were proposed in order to expose the difference between the optimal solutions. The assessment of the optimal solutions indicates a notable weight reduction, especially in sizing and shape optimization combination, in which the quantity of design variables is increased along with the search space, improving the efficiency of the optimal solutions achieved.
In this study, an optimal design study has been made to determine dimensions of die and multi stress rings for extrusion process. For this purpose, a thermo-rigid-viscoplastic finite element program, CAMPform, was used fur forming analysis of extrusion process and a developed elastic finite element program fur elastic stress analysis of the die set including stress rings. And an optimization program, DOT, was employed for the optimization analysis. From this investigation, it was found out that the amount of shrink fitting incurred by the order of assembly of the die set should be taken into account for optimization when the multi stress rings are used in practice. In addition, it is construed that the proposed design method can be beneficial fur improving the tool life of cold extrusion die set.
This paper presents a new method for the optimization of feed rate in sculptured surface machining. A NC verification model based on Z-map was utilized to obtain chip load according to feed per tooth. This optimization method can regenerate a new NC program with respect to the commanded cutting conditions and the NC program that was generated from CAM system. The regenerated NC program has not only the same data of the ex-NC program but also the updated feed rate in every block. The new NC data can reduce the cutting time and produce precision products with almost even chip load to the feed per tooth. This method can also reduce tool chipping and make constant tool wear.
In general low frequency vibration characteristics like an idleshake is mainly influeced by pillar section properties and joints. So the design technique development of vehicle pillar structures is required to initial design and vehicle development stage. In this paper to develop pillar structure design technique considering low frequency vibration characteristics, strain energy method, design sensitivity analysis method, and design optimization method using commercial finite element analysis program and optimization program are presented.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제5권2호
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pp.137-147
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2001
Nonconvex Quadratic Optimization Problems (QOP) are solved approximately by SDP (semidefinite programming) relaxation and SOCP (second order cone programmming) relaxation. Nonconvex QOPs with special structures can be solved exactly by SDP and SOCP. We propose a method to formulate general nonconvex QOPs into the special form of the QOP, which can provide a way to find more accurate solutions. Numerical results are shown to illustrate advantages of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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