A boundary integral equation method in the shape design sensitivity analysis is developed for the elasticity problems with axisymmetric non-homogeneous bodies. Functionals involving displacements and tractions at the zonal interface are considered. Sensitivity formula in terms of the interface shape variation is then derived by taking derivative of the boundary integral identity. Adjoint problem is defined such that displacement and traction discontinuity is imposed at the interface. Analytic example for a compound cylinder is taken to show the validity of the derived sensitivity formula. In the numerical implementation, solutions at the interface for the primal and adjoint system are used for the sensitivity. While the BEM is a natural tool for the solution, more generalization should be made since it should handle the jump conditions at the interface. Accuracy of the sensitivity is evaluated numerically by the same compound cylinder problem. The endosseous implant-bone interface problem is considered next as a practical application, in which the stress value is of great importance for successful osseointegration at the interface. As a preliminary step, a simple model with tapered cylinder is considered in this paper. Numerical accuracy is shown to be excellent which promises that the method can be used as an efficient and reliable tool in the optimization procedure for the implant design. Though only the axisymmetric problem is considered here, the method can be applied to general elasticity problems having interface.
Geometric programming is very useful for the solution of certain nonlinear programming problems in which the objective function and the constraints are posynomial expressions. By solving the dual program, it can be obtained that the solution of the primal program of Geometric programming. And, more efficient solution is to form an Augmented program possessing degree of difficult zero. A regional water-quality management problem may involve a multistage constrained optimization with many decision variables. In this problem, especially, appling that solution to it is also useful. This paper is described that : 1) the efficient solution of a water-quality management model formed by Geometric programming and 2) the algorithm developed to apply easily a real system by modifing and simplifing the solution.
In this research, we develop a specialized primal-dual interior point solver for the multicommodity flow problems (MCFP). The Castro's approach that exploits the problem structure is investigated and several aspects that must be considered in the implementation are addressed. First, we show how preprocessing techniques for linear programming(LP) are adjusted for MCFP. Secondly, we develop a procedure that extracts a network structure from the general LP formulated MCFP. Finally, we consider how the special structure of the mutual capacity constraints is exploited. Results of comupational comparison between our solver and a general interior point solver are also included.
Kwak, Junyoung;Chun, Taeyoung;Cho, Haeseong;Shin, Sangjoon;Bauchau, Olivier A.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제18권1호
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pp.17-26
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2014
This paper presents development of an improved domain decomposition method for large scale structural problem that aims to provide high computational efficiency. In the previous researches, we developed the domain decomposition algorithm based on augmented Lagrangian formulation and proved numerical efficiency under both serial and parallel computing environment. In this paper, new computational analysis by the proposed domain decomposition method is performed. For this purpose, reduction in computational time achieved by the proposed algorithm is compared with that obtained by the dual-primal FETI method under serial computing condition. It is found that the proposed methods significantly accelerate the computational speed for a linear structural problem.
The main objective of the present paper is to address a formal procedure for orthotropic steel plates design. The theme of the proposed approach is to recast the design procedure into a mathematical programming model. The objective function to be optimized is the total weight of the structure. The total weight is function of its layout parameters and structural element design variables. Mean while the proposed approach takes into consideration the strength and rigidity criteria in addition to other dimensional constraints. A nonlinear programming model is developed which consists of a nonlinear objective function and a set of implicit/explicit nonlinear constraints. A transformation method is adopted for minimization strategy, where the primal model constrained problem is transformed into a sequence of unconstrained minimization models. The search strategy is based on the well-known Fletcher/Powell algorithm. The finite element technique is adopted for discretization and analysis strategies. Mindlin theory is selected to simulate the finite element model and a selective reduced integration scheme is exploited to avoid a shear lock problem.
The trend of an increasing demand for a high-quality user experience, coupled with a shortage of radio resources, has necessitated more advanced wireless techniques to cooperatively achieve the required quality-of-experience enhancement. In this study, we investigate the critical problem of rate splitting in heterogeneous cellular networks, where concurrent transmission, for instance, the coordinated multipoint transmission and reception of LTE-A systems, shows promise for improvement of network-wide capacity and the user experience. Unlike most current studies, which only deal with spectral efficiency enhancement, we implement an optimal rate splitting strategy to improve both spectral efficiency and energy efficiency by exploring and exploiting cooperation diversity. First, we introduce the motivation for our proposed algorithm, and then employ the typical cooperative bargaining game to formulate the problem. Next, we derive the best response function by analyzing the dual problem of the defined primal problem. The existence and uniqueness of the proposed cooperative bargaining equilibrium are proved, and more importantly, a distributed algorithm is designed to approach the optimal unique solution under mild conditions. Finally, numerical results show a performance improvement for our proposed distributed cooperative rate splitting algorithm.
This paper considers a cooperative orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based cognitive radio network where the primary system leases some of its subchannels to the secondary system for a fraction of time in exchange for the secondary users (SUs) assisting the transmission of primary users (PUs) as relays. Our aim is to determine the cooperation strategies among the primary and secondary systems so as to maximize the sum-rate of SUs while maintaining quality-of-service (QoS) requirements of PUs. We formulate a joint optimization problem of PU transmission mode selection, SU (or relay) selection, subcarrier assignment, power control, and time allocation. By applying dual method, this mixed integer programming problem is decomposed into parallel per-subcarrier subproblems, with each determining the cooperation strategy between one PU and one SU. We show that, on each leased subcarrier, the optimal strategy is to let a SU exclusively act as a relay or transmit for itself. This result is fundamentally different from the conventional spectrum leasing in single-channel systems where a SU must transmit a fraction of time for itself if it helps the PU's transmission. We then propose a subgradient-based algorithm to find the asymptotically optimal solution to the primal problem in polynomial time. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can significantly enhance the network performance.
본 논문에서는 대규모 구조해석을 위하여 국부(local) 및 전역-국부 혼합(mixed) Lagrange 승수(Lagrange multiplier)를 이용한 새로운 유한요소 영역분할 기법을 제시한다. 제시되는 FETI 알고리즘은 계산 효율성을 향상시키기 위하여 기존의 FETI 기법들에서 사용되어 온 전통적인 Lagrange 승수법과는 달리, 국부 및 전역-국부 혼합 Lagrange 승수를 도입하고 ALF(Augmented Lagrangian Formulation)과의 결합을 유도하여 공유면 문제(interface problem)의 해의 수렴성을 향상 시켰다. 추가적으로, 몇 가지 수치예제 계산을 통해 기존의 FETI-DP 기법과 비교하여 유연도 행렬의 조건수, 계산 시간 그리고 메모리 사용량에 대한 계산결과를 제시하였다.
전통목조건축물의 단청에서 발생하는 도막의 박리현상을 개선시키기 위해, 목재의 친수성으로 인해 목재와 도막간의 팽윤수축률의 차이에 의해 발생되는 응력이 도막의 내후성에 미치는 영향을, 도막의 기계적 성질(인장성질과 응력완화)과 교착제(아교, 아크릴에멀젼(Primal AC-3444), 아크릴수지 (Paraloid B-72))에 의한 포수방법으로부터 평가하였다. 아크릴에멀젼 도막은, 아크릴에멀젼의 유리전이온도가 상온 이하$(7^{\circ}C)$로써 외력에 대한 응력완화가 큰 성질을 가지고 있기 때문에, 열화촉진실험과 옥외폭로실험에서 박리가 발생하지 않았으며, 다른 교착제를 사용한 도막에 비해 내후성이 가장 뛰어났다. 또 목재에 교착제를 저농도에서 고농도까지 중복칠하는 포수방법이 다른 포수방법들보다 도막의 내후성을 향상시키는 효과가 있었다.
The algorithm for obtaining the isotonic regression in simple tree order, the most basic and simplest model next to the simple order, is considered. We propose to call it "Pool-the-Maximum-Violators" algorithm (PMVA) in conjunction with the "Pool-Adjacent-Violators" algorithm (PAVA) in the simple order. The dual problem of obtaining the isotonic regression in simple tree order is our main concern. An intuitively appealing relation between the primal and the dual problems is demonstrated. The interesting difference is that in simple order the required number of pooling is at least the number of initial violating pairs and any path leads to the solution, whereas in the simple tree order it is at most the number of initial violators and there is only one advisable path although there may be some others leading to the same solution.o the same solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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