Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.387-392
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2005
Double-deck train have studied in the next generation train in KRRI. Double-deck train have more seat capacities compared with single deck vehicles and is a efficient, reliable and comfortable alternative train. Because of heavy weight, weight minimization of double-deck train carbody is imperative to reduce cost and extend life-time of train. Weight minimization problem of the double-deck train car-body is required to decide 66 design variables of thicknesses for large aluminum extruded panel while satisfying stress constraints. Design variables are too many and one execution of structural analysis of double-deck train carbody is time-consuming. Therefore, we adopt approximation technique to save computational cost of optimization process. Metamodels such as response surface model (RSM) and kriging model are used to approximate model-based optimization is described. RSM is easy to obtain and expressed explicit function, but this is not suitable for highly nonlinear and large scaled problems. Kriging model employs an interpolation scheme and is developed in the fields of spatial statistics and geostatistics. Target of this design is to find optimum thickness of AEP to minimize weight of doulbe-deck train carbody. In this study, meta model techniques are introduced to carry out weight minimization of a double-deck train car-body.
Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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2004.05a
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pp.454-457
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2004
The high degree of uncertainty in customer demands forces companies of today to equip with a flexible and adaptable structural organization. It also has an influence on the configuration of the company's supply chains, since the members in supply chains are dependent to the goods customers need. If a company can not come up with the customers' requirements and their level of satisfaction, the competitiveness of the company will be weaken in the market places. To meet such conditions, therefore, reconfiguration of supply chains should be considered as an important factor in a complex, dynamic, and fluctuating market environment. In this paper, therefore, we have adapted a fractal concept to SCM to facilitate reconfiguration of supply chains. To do so, we have first introduce fractal-based SCM, referred to as fSCM. Then, we have described definitions of the reconfigurability in supply chains and the methodology of Dynamic Restructuring Process (DRP) in supply chains including specific strategies and constraints. An exemplary model will also be briefly illustrated to demonstrate how supply chains conduct DRP autonomously.
Domes are architectural and elegant structures which cover a vast area with no interrupting columns in the middle, and with suitable shapes can be also economical. Domes are built in a wide variety of forms and specialized terms are available to describe them. According to their form, domes are given special names such as network, lamella, Schwedler, ribbed, and geodesic domes. In this paper, an optimum topology design algorithm is performed using the enhanced colliding bodies optimization (ECBO) method. The network, lamella, ribbed and Schwedler domes are studied to determine the optimum number of rings, the optimum height of crown and tubular sections of these domes. The minimum volume of each dome is taken as the objective function. A simple procedure is defined to determine the dome structures configurations. This procedure includes calculating the joint coordinates and element constructions. The design constraints are implemented according to the provision of LRFD-AISC (Load and Resistance Factor Design-American Institute of Steel Constitution). The wind loading act on domes according to ASCE 7-05 (American Society of Civil Engineers). This paper will explore the efficiency of various type of domes and compare them at the first stage to investigate the performance of these domes under different kind of loading. At the second stage the wind load on optimum design of domes are investigated for Schwedler dome. Optimization process is performed via ECBO algorithm to demonstrate the effectiveness and robustness of the ECBO in creating optimal design for domes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.2
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pp.236-247
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1992
Optimization has been developed to minimize the cost function while satisfying constraints. Nonlinear Programming method is used as a tool for the optimization. Usually, cost and constraint function calculations are required in the engineering applications, but those calculations are extremely expensive. Especially, the function and sensitivity analyses cause a bottleneck in structural optimization which utilizes the Finite Element Method. Also, when the functions are quite noisy, the informations do not carry out proper role in the optimization process. An algorithm called "Second-order Approximation Method" has been proposed to overcome the difficulties recently. The cost and constraint functions are approximated by the second-order Taylor series expansion on a nominal points in the algorithm. An optimal design problem is defined with the approximated functions and the approximated problem is solved by a nonlinear programming numerical algorithm. The solution is included in a candidate point set which is evaluated for a new nominal point. Since the functions are approximated only by the function values, sensitivity informations are not needed. One-dimensional line search is unnecessary due to the fact that the nonlinear algorithm handles the approximated functions. In this research, the method is analyzed and the performance is evaluated. Several mathematical problems are created and some standard engineering problems are selected for the evaluation. Through numerical results, applicabilities of the algorithm to large scale and complex problems are presented.presented.
In the present study, an efficient method for the optimum design of three-dimensional (3D) steel framed structures is proposed. In this method, in addition to choosing the best position of columns based on architectural requirements, the optimum cross-sectional dimensions of elements are determined. The preliminary design variables are considered as the number of columns in structural plan, which are determined by a direct optimization method suitable for discrete variables, without requiring the evaluation of derivatives. After forming the geometry of structure, the main variables of the cross-sectional dimensions are evaluated, which satisfy the design constraints and also achieve the least-weight of the structure. To reduce the number of finite element analyses and the overall computational time, a new third order approximate function is introduced which employs only the diagonal elements of the higher order derivatives matrices. This function produces a high quality approximation and also, a robust optimization process. The main feature of the proposed techniques that the higher order derivatives are established by the first order exact derivatives. Several examples are solved and efficiency of the new approximation method and also, the proposed method for the best position of columns in 3D steel framed structures is discussed.
The stiffness design method is presented as a drift control model of steel structures and applied to design of space trusses subjected to stress and displacement constraints. The stiffness design method is developed by integrating the resizing techniques for an effective drift control algorithm with the strength design process according to the commonly used design specifications such as allowable stress design. In the resizing technique the amount of material to be modified depends on the member displacement participation factors and is determined by an optimization technique. Using the stiffness design method, a structural design model for steel structures is proposed and applied to two verifying examples. As demonstrated in the examples, the displacement of the structures can be effectively controlled without expensive computational cost.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.12
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pp.24-29
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1997
Recently, Genetic Algorithm(GA), which is a stochastic direct search strategy that mimics the process of genetic evolution, is widely adapted into a search procedure for structural optimization. Contrast to traditional optimal design techniques which use design sensitivity analysis results, GA is very simple in their algorithms and there is no need of continuity of functions(or functionals) any more in GA. So, they can be easily applicable to wide area of design optimization problems. Also, owing to multi-point search procedure, they have higher porbability of convergence to global optimum compared to traditional techniques which take one-point search method. The methods consist of three genetics opera- tions named selection, crossover and mutation. In this study, a method of finding the omtimum size and topology of drilling machine is proposed by using the GA, For rapid converge to optimum, elitist survival model,roulette wheel selection with limited candidates, and multi-point shuffle cross-over method are adapted. And pseudo object function, which is the combined form of object function and penalty function, is used to include constraints into fitness function. GA shows good results of weight reducing effect and convergency in optimal design of drilling machine.
In this study, an automated optimum design program for steel box girder bridges has been developed for the optimum design of composite steel box girder bridges. The design constraints required for the optimum design of steel box girder bridges are based on the Korean standard bridge specification. Considering characteristics of steel box girder bridges, several approximation techniques, such as artificial constraint deletion, variable linking and stress reanalysis technique etc. are also introduced to enhance the efficiency of optimization. The developed program is mainly composed of major sub-system modules including structural analysis module using commercial structural analysis program such as RM-SPACEFRAME, optimum design module, pre-process module for friendly user input, and post-processor module for office automation. In addition, in order to demonstrate the efficiency and applicability of the developed optimum design program for steel box girder bridges, a few numerical examples are applied. Based on the results of the application, it may be stated that the automatic optimum design program developed in this study can be a prototype model for the developement of optimum design program for other type of bridge.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.14
no.4
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pp.495-503
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2001
In a functionally graded materials(FGM), two constituent material particles are mixed up according to a specific volume fraction distribution so that its thermoelastic behavior is definitely characterized by such a material composition distribution. Therefore, the designer should determine the most suitable volume fraction distribution in order to design a FGM that optimally meets the desired performance against the given constraints. In this paper, we address a numerical optimization procedure, with employing interior penalty function method(IPFM) and FDM, for optimizing 2D volume fractions of heat-resisting FGMs composed of metal and ceramic. We discretize a FGM domain into finite number of homogenized rectangular cells of single design variable in order for the optimization efficiency. However, after the optimization process, we interpolate the discontinuous volume fraction with globally continuous bilinear function in order to enforce the continuity of volume fraction distributions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.3
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pp.309-316
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2011
Canoes are usually made from wood or FRP. However, today environment-friendly materials are preferred, and hulls made of FRP are prohibited in some countries. Polyethylene can be recycled and so is suitable for synthetic canoe construction. We used 3D Boat-Design to determine the hydrostatic properties of the canoe. Flow-structure coupled analysis was performed using ANSYS Workbench R12.1. The hull pressure and passenger weight were considered as canoe loading factors. The key parameters for the canoe are the design variables. The constraints are as follows: (1) The maximum stress must not exceed 50% of the polyethylene yield stress; and (2) the canoe weight must not exceed 50 kg. The optimal structural conditions were obtained by the response optimization process. The components of the canoe hull were manufactured from polyethylene pipes and joined by thermal fusion methods. Tests showed that the polyethylene canoe had better performance than existing canoes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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