본 연구에서는 내연적 시간적분법과 비선형 정적해석에서 발생하는 선형 시스템을 효율적으로 해결하기 위한 자체 솔버 프로그램 을 개발하고 이를 평가하였다. 희소행렬 연산에 유용한 반복법과 전처리기(preconditioner) 알고리즘을 구현하였으며, 자체 개발을 통 해 프로그램 코드의 수정 및 활용을 용이하게 하였다. 또한 메모리 사용량 절감 및 계산 효율성 향상을 위해 CSR(compressed sparse row) 형식 기반의 행렬 및 벡터 연산을 구현하였다. 개발된 솔버 성능 검증을 위해 Voronoi-cell 격자 모델 기반 선형시스템을 대상으 로 개별 반복법 알고리즘을 적용하였다. 아울러 선형/비선형 정적 구조 거동을 모두 고려하여 관련 대칭/비대칭 시스템 행렬을 도출 하고 이를 활용하였다. 보의 처짐 문제를 대상으로 각 반복법의 결과를 수렴성, 계산 시간, 행렬의 대칭성 및 크기에 따라 비교 분석하 였다. 이를 통해 자체 개발한 반복법 솔버의 수치적 성능을 검증하였고 내연적 구조해석 등에 수반되는 선형 시스템의 근사해 계산에 개발 코드를 효과적으로 활용할 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 OpenSees 프로그램을 사용하여 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 SDOF 해석 절차를 제시하였다. 해석 의 정확도를 검증하기 위해 저항함수 검증과 축력 및 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 동적 거동을 비교하였다. 192개 단면에 대해 재료 강도, 철근비, 단면비, 축하중비를 주요 매개변수로 사용하여 매개변수 해석을 수행하였다. 축력을 고려하지 않을 경우 최 대 변위에 있어서 최대 50%의 오차가 발생하였다. 연성비 3을 기준으로 축하중비 30% 미만에서는 연성 거동을, 30% 이상에서는 취 성 거동을 보였다. 본 연구는 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 부재의 SDOF 해석 절차를 개발하고, 축하중비에 따른 내폭 설계 기준을 제시함으로써 내폭 설계에 널리 활용될 수 있다.

본 논문에서는 충격파 형태의 폭발 하중을 받는 부재의 소성 범위를 고려한 SDOF 해석의 수정계수를 개발하였다. SDOF 해석의 수 정계수는 MDOF 해석 결과 값을 비교하여 도출하였다. SDOF 해석에 영향을 미치는 매개변수로 부재의 경계조건, 폭발 하중 지속시 간과 고유주기 비를 선정하였다. 수정계수는 탄성 하중-질량 변환 계수를 기준으로 산정하였다. 수정계수 곡선은 상한, 하한 매개변수 경계 사이에 있도록 타원 방정식을 이용하여 도출하였다. 서로 다른 단면과 경계조건을 가지는 예제에 수정계수를 적용한 결과 SDOF 해석의 오차율이 15%에서 3%로 감소하였다. 본 연구의 결과는 수정계수를 적용하여 SDOF 해석의 정확도를 높임에 따라 폭발 해석 에 널리 활용될 수 있다.

In this study, theoretical analyses are performed to investigate the characteristics of the static and dynamic stiffness of a nonlinear vibration isolator system. The vibration isolator system is modeled as an equivalent nonlinear oscillator. Based on the model, the static equilibrium and frequency response solutions are obtained with the variations of external static load and/or system parameters. It is shown that the static stiffness of the nonlinear vibration isolator tends to be hardened with the increase of external static load, which prevents the occurrence of excessively large deflection. This static stiffness-hardening effect is more remarkable with a larger spring constant ratio. The dynamic stiffness is also strengthened when the spring constant ratio increases, which enlarges the force transmissibility and reduces the isolation frequency bandwidth. Thus, the static stiffness- hardening improves the robustness of the nonlinear vibration isolator, whereas the dynamic stiffness-hardening rather degrades its performance. Thus, the opposite tendency of the static and dynamic stiffness-hardening effects should be considered in the design process of the nonlinear vibration isolator.

본 연구는 딥러닝을 위한 비선형 변환 접근법을 사용하여 Single-lap joint의 접착 영역을 조사하기 위한 진동 응답 기반 탐지 시스템 을 제시한다. 산업 혹은 공학 분야에서 분해가 쉽지 않은 구조 내에 보이지 않는 부분의 상태와 접착된 구조의 접착 부위 상태를 알기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 비선형 변환을 이용하여 기준 시편의 진동 응답으로 다양한 시편의 접착 면적을 조사하는 탐지 방법을 제안한다. 이 연구에서는 CNN 기반 딥러닝으로 진동 특성을 파악하기 위해 비선형 변환을 적용한 주파 수 응답 함수를 사용했고 분류를 위해 가상의 스펙트로그램을 사용했다. 또한, 제시된 방법을 검증하기 위해 알루미늄, 탄소섬유복합 재 그리고 초고분자량 폴리에틸렌 시편에 대한 진동 실험, 분석적 해, 유한요소해석을 수행했다.

In this study, the load fluctuation of the main engine is considered to be a disturbance for the jacket coolant temperature control system of the low-speed two-stroke main diesel engine on the ships. A nonlinear PID temperature control system with satisfactory disturbance rejection performance was designed by rapidly transmitting the load change value to the controller for following the reference set value. The feed-forwarded load fluctuation is considered the set points of the dual loop control system to be changed. Real-coded genetic algorithms were used as an optimization tool to tune the gains for the nonlinear PID controller. ITAE was used as an evaluation function for optimization. For the evaluation function, the engine jacket coolant outlet temperature was considered. As a result of simulating the proposed cascade nonlinear PID control system, it was confirmed that the disturbance caused by the load fluctuation was eliminated with satisfactory performance and that the changed set value was followed.

The connection of the steel structure serves to transmit external forces to the main components. The same is true for the behavior of modular systems composed mainly of steel or composite members. In this study, the joint performance of the composite and steel modules proposed was evaluated. The analytical models of the two joint types were constructed and were subjected to cyclic loading to assess the safety and the energy dissipation capacity of the joint types. The analysis results of the joints showed that the joints of the modular systems remain stable when the joint rotation reached the seismic performance limit state of the 0.02 rad required for steel intermediate moment frame. It was also observed that the joint of the composite modular system showed higher energy dissipation capacity compared with the steel modular system.

Boundary element solution method is introduced for radiation heat transfer problem with objects inside a 2-D enclosure, where shadow zone exists. Surfaces are assumed as diffuse gray in a transparent medium. Boundary integral and boundary element equations were derived from radiation transfer equation, and their theory is reviewed. Also the process of solution methods to implement the boundary element method is analysed and explained with consideration of shadow effects. BEM solution results are compared with two test problems and are found to be good agreements with the both analytic and ANSYS Fluent numerical solutions. Therefore the current BEM analysis for radiation heat transfer problem can be considered as verified, and their efficacy with engineering applicability is established as a result.

본 연구는 두점식 선박 계류시스템의 종방향 외력에 대한 비선형 동적거동 해석을 수행하였다. 특정 입력 매개변수에 대한 카 오스 운동과 한계주기궤도 등의 비선형 거동의 특성을 연구하였다. 주로 비선형복원력은 계류시스템의 강한 비선형성과 동적거동의 다양 성을 제공한다. 계의 운동방정식 시뮬레이션에 사용된 수치 적분기는 4차 룽게쿠타법이다. 외력진폭과 주파수를 변화시킬 때 분기 그림 과 동적불안정 현상들을 볼 수 있다. 외력의 주파수(진동수)가 0.4 rad/s인 경우 수많은 혼돈상태 점들 사이에 주기창이라 불리는 안정적인 주기해가 관측된다. 주파수가 0.7 rad/s인 경우는 외력진폭이 1.0을 초과할 때 혼돈 영역이 갑자기 증가한다. 주파수가 1.0 rad/s인 경우는 주 파수가 0.4 rad/s 및 0.7 rad/s인 경우와 비교해 볼 때, 혼돈 운동이 약화된다. 아울러, 두점식 계류시스템은 각 매개변수에서 준주기 운동, 한 계주기궤도, 대칭성의 깨짐과 같은 다양한 정상상태의 궤적이 관측된다.

The objective of this study is to estimate the mechanical characteristics and nonlinear behaviors on the geometric nonlinear analysis of curved cable-membrane roof systems for long span lightweight roof structures. The weight of a cable-membrane roof dramatically can reduce, but the single layer cable-membrane roof systems are too flexible and difficult to achieve the required structural stiffness. A curved cable roof system with reverse curvature works more effectively as a load bearing system, the pretension of cables can easily increase the structural stiffness. The curved cable roof system can transmit vertical loads in up and downward direction, and work effectively as a load bearing structure to resists self-weights, snow and wind loads. The nonlinear behavior and mechanical characteristics of a cable roof system has greatly an affect by the sag and pretension. This paper is carried out analyzing and comparing the tensile forces and deflection of curved roof systems by vertical loads. The elements for analysis uses a tension only cable element and a triangular membrane element with 3 degree of freedom in each node. The authors will show that the curved cable-membrane roof system with reverse curvature is a very lightweight and small deformation roof for external loads.

The objective of this study is to analysis the mechanical characteristics and nonlinear behaviors on the geometric nonlinear behavior of a cable spoke wheel roof system for long span lightweight roof structures. The weight of a cable spoke wheel roof dramatically can reduce and the cable roof system can easily make the required rigidity and shape by the sag ratio and pretension forces. Determining the pretension and initial sag of cable roof system is essential in a design process and the shape of roof is changed by pretension. The nonlinear behavior of flexible cable system has greatly an affect on the sag and pretension. This paper will be carried out analyzing and comparing the tensile forces and deflection of a cable spoke wheel system for the large span retractable roof, and analyzed to deflections and tensile forces by the post height of center hub. The double arrangement of a spoke wheel system with reverse curvature works more effectively as a load bearing system, the pretension can easily increase the structural stiffness. The cable truss system can carry vertical load in up and downward direction, and act effectively as load bearing elements.

This paper is a study on the nonlinear behavior of polyhedron curved space roof as building structures of quasicrystal system. The quasicrystal is made up of two kinds of parallel hexahedrons, and all the line elements of the parallelepiped have the same length. The quasicrystal design grid dome has a pentagonal symmetry and all members have the same length. This paper described form of design gird dome, and showed the analysis conditions. Also, The displacement-load curve is shown through the analysis and we grasped the flow of the load and forces through analysis of design grid dome applied quasicrystal system.

동역학의 새로운 변분이론인 혼합 합성 변분이론은 수학물리학을 비롯한 공학에 있어 초기치-경계치 문제해석에 광범위하게 적용될 수 있는 기반을 제공하는 것으로, 본 논문은 이 이론을 토대로 시간에 대한 이차의 형상함수가 적용된 시간 유한요소해석법을 개발하고 그 해석법의 수치특성 확인을 통해 향후 다양한 동적시스템 해석의 적용에 대한 가능성을 살펴보았다. 이를 위해 가장 기본적인 선형탄성의 단자유도계가 고려되었다. 에너지 보존시스템의 경우(비감쇠 시스템에 외력이 작용치 않는 경우), 제안된 알고리즘 모두는 time-step에 관계없이 안정적이며 수치감쇠가 없이 에너지와 모멘텀이 보존되는 symplecticity property를 가지고 있음을 확인할 수 있었고, 감쇠시스템인 경우, time-step이 점점 작아질수록 정확한 해에 빠르게 수렴하는 것을 확인하였다.

동역학의 새로운 변분이론인 확장 해밀턴 이론은 수학물리학을 비롯한 공학에 있어 초기치-경계치 문제해석에 광범위하게 적용될수 있는 기반을 제공하는 것으로 본 논문에서는 이 이론을 기반으로 선형탄성 단자유도계에 적용한 새로운 수치해석법을 제안하였다. 곧, 변분이론의 특성을 감안해, 전체 time-step에 대한 수치해를 한번에 산정하는 해석법을 제안하였고, 주요 예제를 통해 이 해석법의 특성을 살펴보았다. 에너지 보존 시스템의 경우(비감쇠 시스템에 외력이 작용치 않는 경우), time-step에 관계없이 에너지와 모멘텀이 보존되는 symplecticity property를 가지고 있음을 확인할 수 있었고, 감쇠 시스템인 경우, time-step이 점점 작아질수록 정확한 해에 빠르게 수렴하는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 에너지 소산형 감쇠기가 설치된 철근콘크리트 구조물의 지진응답 저감효과를 확률적으로 평가하기 위하여 지진취약도 함수를 도출하였다. 가속도민감 영역과 속도민감 영역에 속하는 대표 고유주기를 갖는 비선형 단자유도 시스템으로 모델링된 철근콘크리트 구조물을 대상으로 강도와 강성의 불확실성을 고려하였다. 원구조물에 다양한 강성과 감쇠를 갖는 변위의존형 감쇠기를부가하여 비선형시간이력해석을 수행하였으며, 해석결과의 통계를 바탕으로 로그정규분포 형태의 지진취약도 함수를 도출하였다. 원구조물의 종류별로 감쇠기의 설계변수에 따른 지진취약도 함수의 변화를 검토하고 이를 통해 손상확률의 저감효과를 분석하였다.

A vehicle suspension system performs two functions, the ride quality and the stability, which conflict with each other. Among the various suspension systems, an active suspension system has an external energy source, from which energy is always supplied to the system for continuous control of vehicle motion. In the process of the linearization for the nonlinear active suspension system, the frequency dependent damping method is used for the exact modelling to the real model. The pressure control valve which is controlled by proportional solenoid is the most important component in the active suspension system. The pressure control valve has the dynamic characteristics with 1st order delay. Therefore, It's necessary to adopt the lead compensator to compensate the dynamics of the pressure control valve. The sampling time is also important factor for the control performances. The sampling time value is proposed to satisfy the system performances. After the modelling and simulation for the pressure control valve and vehicle dynamic, the performances of the vehicle ride quality and the stability are enhanced.

불확실성을 가지는 하중의 변동성을 고려한 구조제어시스템의 최적설계방법에 관하여 연구하였다. 일반적인 제어시스템의 설계 문제가 구조물과 제어시스템간의 상호작용 고려하여 구조-제어 시스템을 최적화이나, 이 연구에서는 하중-구조물-제어 시스템간의 상호작용에 대한 최적설계방법에 관하여 다루었다. 구조물의 응답을 최대화하는 하중과, 이를 최소화하는 구조제어시스템을 동시에 구하는 최대-최소문제(Min-max Problem)를 정식화하고, 최적설계변수를 효율적으로 찾는 방법으로 병렬진화 알고리즘을 이용하여 불확실성이 존재하는 선형구조제어시스템의 최적설계방법을 제시하였다. 지진하중을 받는 구조물의 제진시스템 설계 예 및 수치해석을 통하여 연구한 방법의 타당성을 검증하였다.

최근 들어 슬래브 차음성능에 대한 관심이 커지고 있으며 이에 대응하여 슬래브 두께 증가가 요구되고 있다. 또한 건축물의 효율적인 공간 활용을 위하여 장스팬의 바닥판 시스템이 많이 사용되고 있다. 이러한 요구를 만족하기 위해 개발된 바닥판 시스템중의 하나가 2방향 중공슬래브이다. 2방향 중공슬래브의 구조적 성능을 확인하기 위해서는 지진이 발생하였을 때의 안전성에 대한 검토가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 재료비선형 시간이력해석을 통하여 2방향 중공슬래브의 지진하중에 대한 거동을 평가하였다. 효율적인 시간이력해석을 위하여 기존에 제안된 등가플레이트 모델을 사용하였고, 또한 유효보폭법을 적용한 비선형 모델을 이용하여 2방향 중공슬래브를 적용한 예제구조물의 내진성능을 평가하였다. 이를 통하여 2방향 중공슬래브를 사용한 구조물이 동일한 슬래브 두께의 일반 플랫 플레이트 구조물에 비하여 내진성능이 저하되지 않음을 확인 할 수 있었다.

본 논문에서는 비선형 지진격리교량의 최적 설계 방법을 제시하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 교각과 지진격리장치의 파괴확률을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 동시에 최적화하는 다수의 해를 효율적으로 검색하고자 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화기법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 다수의 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도 교량의 확률적 응답을 효율적으로 예측할 수 있는 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 실제 교량인 남한강교를 고려하였고, 제안하는 방법과 기존 비선형 시간이력해석을 이용한 생애주기비용 기반 설계법을 각각 적용하여 내진성능을 비교하였다. 내진성능을 비교한 결과, 제시하는 방법이 기존의 비용에 기반한 최적설계보다 우수한 성능 및 경제성을 보임을 검증하였다. 또한, 다양한 지진하중에 대해서도 제안된 방법이 보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.