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한국전산구조공학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국전산구조공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1229-3059 (Print)2287-2302 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
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- 십진분류KDC 531DDC 624
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제16권 3호 (2003년 9월) 12건
1.
2003.09
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강관이 매설되어 있는 폐쇄형 시스템에서 동결된 화강토의 온도분포에 관한 수치해석 및 실험적 연구가 수행되었다. 실험을 통해 측정된 부동수분량의 온도상관식을 제시하였으며, Lachenbruch의 열전도율 식을 사용하여 열전도율 측정값을 비교분석하였다. 원형 단면 강관이 매설된 모형토조의 동결챔버를 제작하여 동결토의 온도를 측정하고 유한요소 수치해석을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 수치해석시 동결된 화강토의 잠열효과가 고려되었다.
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2.
2003.09
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손상평가를 위해 많은 연구자들에 의해 인공신경망이 이용되어 왔다. 그러나, 인공신경망을 이용한 손상평가에 있어 정확성과 능률성을 제고하기 위해서는 몇가지 문제점이 있다. 기존의 인공신경망 특히 역전파신경망(BPNN)의 경우 신경망 학습을 위해 많은 수의 학습패턴을 필요로 하며, 또한 신경망의 구조와 해의 수렴간에 어떤 확정적인 관계가 존재하지 않는다. 따라서 신경망의 은닉층의 수와 한 은닉층에서의 노드수는 시행착오적으로 결정되게 된다. 이러한 많은 훈련패턴의 준비와 최적의 신경망 구조 결정을 위해서는 많은 시간이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위해 확률신경망을 패턴분류기로 사용하였다. 이를 판형철도교의 손상평가에 수치해석적으로 검증하였다. 또한 확률신경망을 이용한 철도판형교 손상평가시 적절한 훈련패턴 선택을 위해 모드형상과 고유진동수를 사용한 경우의 적용성에 대해 검토하였다.
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3.
2003.09
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강바닥판교는 수 천개의 부재가 연결된 복잡한 구조물이기 때문에 설계와 해석이 난해하다는 단점을 가지고 있어 구조특성에 적합한 효율적인 최적화 알고리즘을 개발하는 것은 실용적인 최적화이론의 활용차원에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 강바닥판교의 최적설RP를 효과적으로 수행하기 위한 개선된 다단계 최적설계 알고리즘을 제안하였다. 강바닥판교의 구조적인 특성을 반영하면서 전체 시스템을 주형과 강바닥판으로 나누기 위해 다단계 최적설계 방법 중에 하나인 등위법 (Coordination Method)을 사용하였고, 효율적인 최적설계를 위한 처짐제약조건 소거기법, 구조해석의 효율성을 높이기 위한 자동미분기법이 사용되었으며, 활하중에 의한 응력은 기존연구에서 제안된 응력재해석 기법을 사용하였다. 강바닥판은 폐단면리브의 형식과 같은 이산형 설계변수와 바닥판의 두께 가로보의 치수와 같은 연속형 설계변수가 혼합되어 있는 형태로 구성되어 있다. 이에 본 연구에서는 강 바닥판의 최적화를 위해 수정된 유전자 알고리즘을 사용하였다. 수치예제를 사용하여 제안된 알고리즘의 효율성과 수렴성을 입증하였다.
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4.
2003.09
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원형단면의 깊은 테이퍼봉과 보의 진동수와 모드형상을 결정하는 3차원 해석방법이 제시되었다. 수학적으로 1차원인 전통적인 봉과 보이론과는 달리, 본 연구에서는 3차원 동탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향(r), 원주방향(), 축방향(z)으로의 변위성분인 ur, u, uz를 시간에 대해서는 정현적으로, 에 대해서는 주기적으로, r과 z방향으로는 다수다항식의 형태로 표현하였다. 봉과 보의 위치(변형률)에너지와 운동에너지를 정식화하고, 고유치문제를 해결하기 위해 Ritz법을 사용하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해의 상위경계치의 진동수를 구하였다. 이때 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 봉과 보의 하위 5개의 진동수에 대해서 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 축방향으로 1차 직선적, 2차 및 3차 곡선으로 테이퍼된 9가지 형상의 봉과 보의 수치결과를 3차원 이론을 이용하여 최초로 계산하였다. 또한 선형 테이퍼 보의 예를 통해 3차원 Ritz법과 고전적인 1차원 Euler-Bernoulli 보이론과의 비교가 이루어졌다.
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5.
2003.09
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최근 강교량이나 선박과 같은 강구조물에 있어서 여러 가지 환경요인에 의해 균열 및 부식 등의 문제가 다수 발생되어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보수용접을 사용할 수 있다. 이러한 보수용접은 절단이라는 과정을 필연적으로 수반하고 있다. 따라서 이러한 절단 줄 얻어지는 잔류응력의 예측은 구조물의 안전이라는 측면에서 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 수행하여 가스절단에 의해 얻어진 절단잔류응력을 구하였으며, 2차원 및 3차원 해석기법의 정도를 명확히 하였다. 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 얻은 절단잔류응력의 분포 및 그 절대치는 유사한 값을 나타내었다.
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6.
2003.09
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본 논문에서는 유연한 철제와 목조 지붕구조체를 가진 1/2 축소 전단벽 건물의 진동대 실험결과를 이용한 성공적인 구조물의 재해석과 선형ㆍ비선형 동적특성을 연구하기 위한 해석모델링 방법에 대해서 연구하였다. 대상 건물은 유연한 지붕구조체와 4개의 보강조적조 전단벽으로 구성되어 있다. 유연한 지붕구조체의 동적특성 때문에 다자유도 모델을 사용하였으며, 다수의 선형 및 비선형 동적해석을 실행하기 위하여 구조물의 자유도를 단순화하였다. 각각의 구조부재의 이력특성과 재료특성 그리고 동적해석을 수행하기 위한 주요 구조변수의 적절한 설정 방법에 대하여 고찰하였다.
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7.
2003.09
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Co Evolutionary Structural Design(CESD) Framework is presented, which can deal with the load design and structural topology design simultaneously. The load design here is the exploration algorithm that finds the critical load patterns of the given structure. In general, the load pattern is a crucial factor in determining the structural topology and being selected from the experts어 intuition and experience. However, if any of the critical load patterns would be excluded during the process of problem formation, the solution structure might show inadequate performance under the load pattern. Otherwise if some reinforcement method such as safety factor method would be utilized, the solution structure could result in inefficient conservativeness. On the other hand, the CESD has the ability of automatically finding the most critical load patterns and can help the structural solution evolve into the robust design. The CESD is made up of a load design discipline and a structural topology design discipline both of which have the fully coupled relation each other. This coupling is resolved iteratively until the resultant solution can resist against all the possible load patterns and both disciplines evolve into the solution structure with the mutual help or competition. To verify the usefulness of this approach, the 10 bar truss and the jacket type offshore structure are presented. SORA(Sequential Optimization & Reliability Assessment) is adopted in CESD as a probabilistic optimization methodology, and its usefulness in decreasing the computational cost is verified also.
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8.
2003.09
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본 연구에서는 연속체해석을 토대로, 병렬코아를 갖는 아웃리거구조물의 수평하중에 대한 응력과 변위를 구하기 위한 방법을 제안하였고, 아웃리거의 위치에 따른 구조물의 거동에 대해 연구하였다. 아웃리거와 코아가 만나는 위치에서 코아의 회전병위가 아웃리거의 회전변위와 일치한다는 적합조건으로부터 아웃리거의 구속모멘트, 코아의 휨모멘트, 기둥의 축방향력, 그리고 구조물의 수평변위 등을 유도하였다. 구조모델들을 이용하여 MIDAS-GEN 프로그램에 의한 결과와 비교하였고, 병렬코아를 갖는 아웃리거구조물에 대해 만족할만한 결과를 얻었다. 구조물 최상단의 수평변위는 코아의 위치보다는 아웃리거의 위치에 의해 크게 영향을 받는 것으로 조사되었다. 비록, 이 논문에서 제시된 공식들이 이상적인 아웃리거구조물에 대한 것이지만 병렬코아를 갖는 실제 아웃리거구조물의 응력과 변위의 근사치를 추정하고, 구조물의 거동을 예측하기 위한 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
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9.
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제어기 포화를 고려한 비선형 제어 알고리듬은 폭넓게 연구되었으나 비선형성과 확률밀도함수(PDF)의 해석해가 존재하지 않기 때문에 알고리듬의 확률적 연구가 미진하여 왔다. 본 연구에서는, 제어기포화를 고려한 비선형 제어 알고리듬의 확률적 해석 방법이 등가 비선형 시스템 방법에 기초하여 제안되었다. 가우시안 백색잡음과 Kanai-Tagimi 필터통과 백색잡음에 의한 구조물 응답에 대하여 제안된 PDF 근사식을 이용하여 얻어진 결과를 통계적으로 얻어진 구조물 응답 PDF와 비교하여 정확성을 검증하였다.
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10.
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본 연구에서는 지수형 함수로 표현된 비선형 충격력을 받는 시스템의 동적 응답 정밀도를 향상시키고자 선형 충격력의 경우와 비교ㆍ검토하였다. Newmark 계열의 중앙법 알고리듬이 사다리꼴법과 같이 충격력이 없는 경우 모멘텀과 에너지 보존을 성립하도록 유도되었다. 중앙법, 사다리꼴법, 시간구간 종점 평가법((n+1)점 방법)을 선형 충격력에 적용하면 적분간격의 크기에 상관없이 보존성질을 만족하나, 비선형 충격력의 경우 모멘텀과 에너지 보존 상수값이 과소 또는 과대평가 되어졌다. 이러한 오차를 제거하고자 시간간격을 늘리면서 평가함수의 개수를 최소로 하는 다단계 방법중의 하나인 Simpson 1/3법을 사용하여 보존상수값의 정밀도를 향상시켰다. 아울러 유한회전을 포함한 유한운동을 해석할 때에도 제안된 알고리듬이 확정ㆍ적용될 가능성을 보여주고 있다.
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11.
2003.09
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지진취약도분석 기술은 원자력발전소의 구조물 및 기기의 실제 내진성능을 평가하기 위하여 이용된다. 이 논문에서는 원자력 발전소를 구성하는 구조물들의 지진취약도를 평가하는 개선된 기법에 대하여 요약하였다. 또한, 최근 몇 년간 한반도에서 발생된 소규모 기록지진의 응답스펙트럼에 대한 공학적 특성을 평가하고, 이러한 기록지진의 응답스펙트럼을 부지의 실제 지반운동으로 사용할 경우, 지진취약도 분석에 미치는 영향을 검토하였다. 몇가지 예제 구조물에 대한 지진취약도분석을 통하여 기록지진의 특성이 한국형 원자력발전소의 내진성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 평가결과, 현재까지 부지의 실제 지반운동으로 사용되어 오던 Newmark 스펙트럼은 국내 시설물의 내진성능을 과대평가 할 수 있음을 보여주었다.
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12.
2003.09
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본 논문의 목적은 빔 구조물에서 발생할 수 있는 손상의 위치를 탐색하고, 그 손상의 정도를 추정할 수 있는 알고리즘을 제안하는 것이다. 제안된 방법은 구조물의 모달 변형에너지의 차이를 이용한다. 구조물 내 발생한 국부적인 손상의 위치를 파악하고 그에 상응하는 손상도를 추정할 수 있는 손상지수를 손상 전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 표현하였고 그 관계식을 정립하였다. 구조물 내 손상의 위치를 결정하는 방법은 기 개발된 손상 지표를 적용하였다. 제안된 방법의 우수성과 효용성은 수치적으로 손상을 모사한 빔 구조물을 이용하여 입증하였다.
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