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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
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제21권 5호 (2008년 10월) 12건
1.
2008.10
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확정론적 최적설계에서는 설계변수의 변동이나 불확실성 등을 최적화 과정에서 고려하지 않는다. 신뢰성 최적설계는 설계변수의 임의성을 체계적인 확률 및 통계이론을 적용하여 생산품의 안정성을 보다 정밀하고 합리적으로 다룬다. 본 논문에서 설계변수를 확률변수로 취급하여 실제 제작시의 제작오차를 고려한 표준편차를 주었으며, 설계변수의 평균에 대한 표준편차를 기존의 고정된 값을 사용하지 앉고 평균과 표준편차의 관계가 오목함수로 나타나도록 하였다 즉, 설계변수의 평균이 달라짐에 따라 표준편차도 변동계수만큼 변하도록 하였다. 신뢰성해석은 불변 2차 모멘트 방법을 이용하고 신뢰성을 구하는 방법은 신뢰도 지수 접근방법의 개선된 일계 2차 모멘트 방법을 이용하여 신뢰성을 구하였다. 두 가지 예제를 통해 확정론적 최적설계, 신뢰성 최적설계와 표준편차의 변동을 고려한 신뢰성 최적설계의 값을 비교하였다.
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2.
2008.10
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BIRDI(Bridge Inspection Robot Development Inter)ace)에서 현재 개발된 첨단굴절로봇차는 기존의 굴절차에 비해 소형이며, 12m에 이르는 작업붐으로 인해 교량의 진동, 풍하중 등에 의해 쉽게 진동이 발생할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 첨단굴절로봇차의 머신비전 시스템을 통한 점검 성능 확보를 위해 작업붐에 엑츄에이터를 장착하여 유해 진동을 제어할 수 있는 시스템을 제안하였으며, 성능 평가를 위해 수치적, 실험적 연구를 수행하였다. 제안된 제어시스템의 수치적 연구를 위해 현재 제작된 작업붐의 제원을 이용하여 모델링하였고, 적당한 주파수 특성을 가진 하중을 가정하였으며, 최적 제어이론인 LQ 조정기를 설계하였다. 수치해석 결과, 제안된 제어시스템은 작업붐에 발생되는 유해 진동을 저감시킬 수 있었다. 실험적 연구를 위해 작업붐의 축소 모형을 제작하였고 제어시스템을 구축하였다. 또한 실험결과 작업붐의 진동을 짧은 시간에 제어하는 우수한 성능을 보였다. 본 연구를 통해 제안된 시스템의 진동제어 성능을 입증하였으며, 실제 첨단굴절로봇차에 적용될 경우 점검 시스템의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
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3.
2008.10
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본 논문에서는 비선형 정적해석 및 동적해석을 이용하여 가새골조의 연쇄붕괴 저항능력을 평가하였다. 모두 아홉 개의 서로 다른 가새 형태를 고려하였으며, 모멘트골조의 해석 결과와 비교하였다 비탄성 정적해석 결과에 따르면 현행 기준에 따라 설계된 저층 가새골조는 1층 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 연쇄붕괴 저항성능 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 대부분 취성적인 파괴모드를 나타내었다. 특히 압축가새가 좌굴한 후 인장가새가 인장력을 발휘하기 전에 취약한 층의 기둥이 좌굴하는 것으로 나타냈다. Inverted-V형 가새골조의 경우가 가장 연성도 면에서 우수한 것으로 나타났다. 동적 해석 결과에 따르면 모든 가새골조는 중앙에 위치한 기둥이 제거될 경우 붕괴되지 않으며, 동일한 규모의 모멘트 저항골조에 비해 진동이나 처짐량이 작은 것으로 나타났다.
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4.
2008.10
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잘 구축된 축소시스템은 동하중을 받는 구조물의 거동을 정확하게 계산할 수 있으며, 유한요소 기반 동적해석에서 문제가 될 수 있는 계산시간과 전산자원의 문제를 해결할 수 있다. 본 연구에서는 축소모델 기반 동적해석 알고리즘을 개발하였고, 동적 축소모델의 구축을 위한 주자유도 선정방법을 제안하였다. 이 과정에서 기존 연구에서 신뢰성이 검증된 2단계 축소기법을 사용하여 중요 자유도를 선정하고, IRS 방법에 의해 최종 축소모델을 구축하였다. 이를 임의의 동하중을 받는 수치예제에 적용하고 전체시스템의 동적해석 결과와 비교하여 제안 방법의 신뢰성을 검증하였다.
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5.
2008.10
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본 논문에서는 중 약진 지역에서 중력 저항시스템인 중간 모멘트골조로 설계된 3층, 6층 RE 플랫플레이트 구조물을 KBC 2005를 만족하도록 RC구조물에 강판과 가새/ BRB 등의 보강방법을 적용하여 보강하고, 내진성능을 평가하여 보강 효과를 검증하였다. 비탄성 정적해석과 동적해석 결과에 따르면 내진 보강된 구조물은 강도와 강성이 크게 향상된 것으로 나타났다 특히 기둥을 철판으로 보강한 경우 슬래브를 철판으로 보강하여 조기 뚫림 전단파괴를 방지함으로써 강도를 크게 향상할 수 있다. BRB로 보강된 구조물은 Brace로 보강된 구조물보다 다소 연성적 거동을 보였으며, 그 효과는 3층 모델에서 현저하게 나타났다.
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6.
2008.10
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섬유기계산업은 생산성의 극대화를 위해 고속/정밀화를 추구하고 있으며 수요자의 요구에 따라 높은 내구성과 안정성, 신뢰성을 가진 기계를 요구하고 있다 본 연구에서는 워터제트직기를 대상으로 실제 운전 시 구동계에 토크센서를 부착하여 모듈별로 직기에 영향을 미치는 부하량을 측정 및 분석하였다 또한, 워터제트직기에 대한 동역학적 해석을 수행한 결과와 비교함으로서 섬유기계의 구동계에 대한 토크와 진동에 대한 계측 및 분석기술을 개발하고, 내구성과 안정성이 뛰어난 고부가가치의 섬유기계 개발에 대한 기초자료를 제시하였다.
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7.
2008.10
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실시간 하이브리드 실험법(real-time hybrid testing method)은 구조물의 수치해석부와 실험부 부분구조를 운동방정식으로 통합하여 실시 간으로 동시에 계산과 실험을 수행하는 방법이다 본 연구는 실시간 하이브리드 실험법을 사용하여 수동 및 준능동 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 내진성능을 정량적으로 평가한다. 건물 모델은 실물 크기 5층 건물을 강제진동실험 결과를 통해 식별한 수치모델로 사용하였고, MR감쇠기는 실험적 부분구조르 UTM에 설치되었다. 본 연구에서 수행되는 실시간 하이브리드 실험은 사인파 및 지진파 가진을 통하여 얻은 결과와 전류에 따른 MR감쇠기의 제어력을 이용하여 얻은 Bouc-Wen모델을 사용하여 얻은 해석모델과 일치함으로 그 유효성을 입증하였다. 또한 예비연구로써 구조물의 응답을 최적으로 제어하기 위한 clipped-optimal 제어알고리즘과 modulated homogeneous friction 준능동 제어알고리즘을 MR감쇠기에 적용하였다. 각 전류별 Bouc-Wen모델을 곡선맞춤하여 각각의 Bouc-Wen모델 파라미터를 식별하였으며 그 결과를 준능동 제어알고리즘 수치해석에 적용하였다. 또한 실시간 하이브리드 실험법을 이용한 준능동 제어 실험결과와 해석결과를 비교하여 준능동 제어알고리즘의 성능을 평가함에 있어 실시간 하이브리드 실험이 합리적임을 보여준다.
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8.
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본 논문은 로터 시스템의 디스크 회전운동을 표현하는데 있어 운동방정식을 통합하는 과정에서 기존 연구자들이 채택한 오일러 각 사용법이 일관성이 없음을 지적하였다. 기존 연구자들은 오일러 각 순서가 달라서 속도와 운동에너지도 달리 산정하였음은 물론, 운동방정식은 오직 선형 시스템만 취급해 왔다 이러한 오일러 각 사용법의 단점을 극복하기 위하여 회전운동을 더욱 단순하게 매개화할 수 있는 4원법(quaternion)과 구 좌표계를 적용하여 비선형 시스템을 도출하였다. 이를 바탕으로 수치해석을 통하여 기존 방법과 비교하여 제안한 방법의 신뢰성과 우수성을 보였다.
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9.
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철근콘크리트 보에 대한 섬유-강판 복합플레이트의 보강효과를 연구하였다. 합계 12개 철근콘크리트 보 중, 7개는 탄소 섬유-강판 복합플레이트(CSP)로 보강되었으며, 4개는 유리섬유-강판 복합플레이트(GSP)로 보강되었고, 나머지 1개는 비교를 목적으로 보강되지 않았다. 보강보 실험결과, 새로 개발된 섬유-강판 복합플레이트 보강시스템은 보강재의 조기탈락을 제어하여 연성파괴를 유도하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 CSP 보강보의 연성지수는 GSP 보강보의 연성지수는 로 측정되었다. ESP 보강보 및 GSP 보강보의 최대하중은 보강하지 않은 기준보에 비해 각각 115%, 107% 향상된 것으로 측정되었다. 또한, 보강보 실험과 해석 결과들은 잘 일치하는 것으로 나타났다.
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10.
2008.10
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본 논문은 유한요소법을 이용하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 높은 혈압이 작용할 때 발생하는 비선형 탄성 변형률을 계산하였다. 상용 유한요소해석 코드인 MISA의 수치해석기법을 채택하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 대하여 판첨의 두께를 조금씩 변화시키면서 구조해석을 수행하여 판첨내에 발생하는 최대응력이 판첨재질(Si-Alloyed PyC)의 항복응력보다 작도록 판첨 표면에 혈압이 작용할 시에 판첨에 발생하는 탄성변형률을 계산하였다. 따라서 높은 혈압 작용 시에 판첨의 재질에 따른 물질비선형변형률 보다는 구조적인 기하학적 형강비선형변형률만이 예상되기 때문에 오직 기하학적 형상비선형성만 가정되었다. 계산된 선형, 비선형 변형률들은 발생한 탄성변형률의 비선형성을 확인하기 위하여 비교검토 되었다 비교검토 결과는 비교적 매우 얇은 판첨에서 혈압이 높게 작용할 때에 높은 탄성변형률이 발생하는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 동시에 해석결과는 매우 낮은 혈압이나 매우 두꺼운 두께의 판첨에서는 높은 혈압이 작용하더라도 매우 작은 탄성변형률이 발생함을 보여주고 있다. 따라서 기계식인공심장판막의 구조설계 시 비선형 구조해석은 꼭 필요함을 알 수 있다.
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11.
2008.10
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1995년 제정된 "시설물의 안전관리에 관한 특별법"에 근거하여 일정 규모 이상의 1종 및 2종 시설물을 대상으로 정기점검, 정밀점검, 정밀안전진단이 관련전문가에 의하여 주기적으로 수행되고 있으며, "재난 및 안전관리 기본법" 에 의하여 특정관리대상시설을 지정하여 주기적인 안전점검이 수행되고 있다. 그러나 수작업에 의한 안전관리 업무 수행과 점검 및 진단 결과에 대한 사후 관리로 관계 업무 주체들에게 과다한 업무가 부과되면서도 안전관리가 효율적이고 효과적으로 이루어지고 있지 못한 상황이다. 또한 관련 업무가 서로 다른 법령 및 기관에 분산되어 업무의 비효율성을 야기하고 있다. 이에 본 연구는 국가지리정보시스템(NGIS)이 제공하는 시설물에 관한 지리정보를 중심으로 서로 다른 법령과 기관에 의하여 수행되는 시설물 안전관리 관련 정보를 통합 관리할 수 있는 시설물 안전관리시스템 개발을 목적으로 수행되었다.
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12.
2008.10
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본 연구에서는 판 두께와 볼트 크기에 따른 고장력 볼트 마찰이음부의 극한 거동을 비선형 유한 요소 해석 및 실험을 통하여 분석하였다. 볼트의 크기 및 모재의 두께가 고장력 볼트 마찰이음부에 끼치는 영향을 미끄러짐 하중, 볼트의 변형 및 파괴하중과의 관계와 함께 파악하였다. M20, M22, M24의 세가지 볼트와 모재의 두께가 12mm, 16mm, 20mm, 30mm, 40mm인 경우에 대하여 압축력을 받는 고장력 볼트 이음부의 극한 거동을 고찰하였다. 이음부의 힘-변위 관계 및 외력-변형도 관계를 실험적으로 도출하였으며 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQYS를 사용한 수치해석 결과와 비교, 분석하였다.
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