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박스 구조물의 부재력 예측을 위한 딥러닝 모델 구현 및 성능 비교 KCI 등재

Implementation and Performance Comparison of Deep Learning Models for Estimating Member Forces in Box Structures

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/438281
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

In this study, we compared the accuracy of various deep learning models for estimating the member forces of box structures. Particularly, 300 finite element models were generated using the MIDAS commercial finite element program, and numerical analyses were performed to generate training data for the deep learning models. To compare model accuracy, 16 deep learning models were generated using various neural network architectures—MLP, CNN, RNN, and LST—and optimization algorithms, including Adam, SGD, RMSprop, and Adamax. The results demonstrated that the Adam optimizer consistently delivered best across all models, with the highest R2 value observed particularly in MLP. This confirms that the combination of the Adam optimizer and MLP architecture is the most effective configuration for predicting the member forces in box structures.

본 연구에서는 박스 구조물의 부재력 예측을 위한 다양한 딥러닝 모델의 정확성을 비교하고자 하였다. 이를 위해 상용 유한 요소 프로그램인 MIDAS를 이용하여 300개의 유한요소모델을 작성하고, 수치해석을 수행하여 딥러닝 모델에 적용하기 위한 학습데이 터를 생성하였다. 또한, 딥러닝 모델의 정확성을 비교하기 위해 MLP, CNN, RNN 및 LSTM과 같은 다양한 신경망 모델과 Adam, SGD, RMSprop 및 Adamax 등 최적화 알고리즘을 교차 적용하여 16개의 딥러닝 모델을 생성하였다. 그 결과 Adam 최적화 알고리즘 이 모든 모델에서 가장 우수한 성능을 보여주었으며, 특히 MLP 모델에서 가장 높은 R2 값을 나타내었다. 이를 통해, 박스 구조물의 부재력 예측을 위한 최적의 딥러닝 모델 구성은 Adam optimizer와 MLP 구조임을 확인하였다.

목차
Abstract
1. 서 론
2. 데이터 수집
3. 딥러닝 모델
4. 정확도 분석
5. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록
저자
  • 신서연(국립재난안전연구원 연구원) | Shin Seoyeon (Researcher, National Disaster Management Research Institute, Ulsan, Korea)
  • 지상원(충북대학교 토목공학과 박사과정) | Ji Sangwon (Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Chungbuk National University, Cheongju, Korea) Corresponding author
  • 박건(국토교통부 대전지방국토관리청 주무관) | Park Gun (Administrative Officer, Daejeon Regional Office of Construction Management, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Daejeon, Korea)
  • 홍기남(충북대학교 토목공학부 교수) | Hong Kinam (Professor, Department of Civil Engineering, Chungbuk National University, Cheongju, Korea)