본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고 찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기 계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비 교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.

This paper describes a novel zero-stress member selecting method for sizing optimization of truss structures. When a sizing optimization method with static constraints is implemented, the member stresses are affected sensitively with changing the variables. However, because some truss members are unaffected by specific loading cases, zero-stress states are experienced by the elements. The zero-stress members could affect the computational cost and time of sizing optimization processes. Feature selection approaches can be then used to eliminate the zero-stress member from the whole variables prior to the process of optimization. Several numerical truss examples are tested using the proposed methods.

There has been considerable recent interest in deep learning techniques for structural analysis and design. However, despite newer algorithms and more precise methods have been developed in the field of computer science, the recent effective deep learning techniques have not been applied to the damage detection topics. In this study, we have explored the structural damage detection method of truss structures using the state-of-the-art deep learning techniques. The deep neural networks are used to train knowledge of the patterns in the response of the undamaged and the damaged structures. A 31-bar planar truss are considered to show the capabilities of the deep learning techniques for identifying the single or multiple-structural damage. The frequency responses and the elasticity moduli of individual elements are used as input and output datasets, respectively. In all considered cases, the neural network can assess damage conditions with very good accuracy.

In this study, an algorithm applying deep learning to the truss structures was proposed. Deep learning is a method of raising the accuracy of machine learning by creating a neural networks in a computer. Neural networks consist of input layers, hidden layers and output layers. Numerous studies have focused on the introduction of neural networks and performed under limited examples and conditions, but this study focused on two- and three-dimensional truss structures to prove the effectiveness of algorithms. and the training phase was divided into training model based on the dataset size and epochs. At these case, a specific data value was selected and the error rate was shown by comparing the actual data value with the predicted value, and the error rate decreases as the data set and the number of hidden layers increases. In consequence, it showed that it is possible to predict the result quickly and accurately without using a numerical analysis program when applying the deep learning technique to the field of structural analysis.

There are a number of construction methods to build spatial structures such as erection method, Element method, Block method, Sliding method, Lift-up method and Push-up method. These methods are uneconomical and low accuracy, and require long construction duration because of a need of a scaffold or a tower crane to build spatial roof frame. In this study, the construction method to erect a truss structure was proposed as an economical and easy installation method. The proposed method has end hinges of keel truss and winches with horizontal cable. This method makes safe and accurate production and reduces construction duration because trusses are built on the floor or supporter. The goal of this study is to verify the validity of construction method by building scale model using the proposed method.

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

대공간 구조물은 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항 능력을 극대화 시킨 형태 저항 구조로서, 일반적인 골조와는 달리 부재에 대한 유한 변형을 동반 하므로 정적, 동적 해석에 관계없이 비선형 해석이 요구 된다. 대공간 구조물의 정확한 구조 해석을 수행하기 위해서는 기하학적 비선형 및 재료적 비선형 뿐 아니라 두 효과를 함께 고려한 비선형 해석이 필요하다. 기하학적 비선형 문제가 구조재료의 특성 및 위치에 따른 비선형을 고려하지 못하고, 구조재료의 비선형 문제가 기하학적 형상에 따른 비선형을 고려하지 못한다는 상호간의 단점을 해결하기 위하여, 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

This paper investigated the optimum design of truss structures based on Genetic Algorithms (GA's). With GA's characteristic of running side by side, the overall optimization and feasible operation, the optimum design model of truss structures was established. Elite models were used to assure that the best units of the previous generation had access to the evolution of current generation. Using of non-uniformity mutation brought the obvious mutation at earlier stage and stable mutation in the later stage; this benefited the convergence of units to the best result. In addition, to avoid GA's drawback of converging to local optimization easily, by the limit value of each variable was changed respectively and the genetic operation was performed two times, so the program could work more efficiently and obtained more precise results. Finally, by simulating evolution process of nature biology of a kind self-organize, self-organize, artificial intelligence, this paper established continuous structural optimization model for ten bars cantilever truss, and obtained satisfactory result of optimum design. This paper further explained that structural optimization is practicable with GA's, and provided the theoretic basis for the GA's optimum design of structural engineering.

본 논문에서는 비선형 파라메트릭 사영필터를 이용한 2차원 트러스 구조물의 손상 검출에 대한 연구를 제시한다. 역문제의 해석은 최근 많은 관심을 끌고 있으며, 역문제 해석법으로서 필터이론을 사용한 접근법이 많은 관심을 받고 있다. 특히 칼만 필터는 신호 통신, 시스템 제어 등의 많은 분야에서 적용되어 왔으며 그 유효성이 입증되었다. 본 논문에서는 비선형 파라메트릭 사영필터를 2차원 트러스 구조물의 손상추정에 적용하고 손상된 구조물의 고유 진동수과 고유 모드를 관측 데이터로 채택하여 손상부재의 위치와 손상정도를 추정한다. 마지막으로 수치해석 예를 통하여 제안된 해석법의 유효성을 밝힌다.

트러스형 공간 구조물은 무주의 대공간을 덮을 수 있는 장점과 구조적 성질이 동일한 등가 연속체 쉘 로 치환하여도 비교적 정확한 해를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 21세기 첨단 구조물의 한 장인 초대형 구조물 분야에 많이 활용되고 있으며, 효율적인 부재의 이용과 대량생산의 가능성으로 인해 많은 발전을 해 왔다. 그러나 이러한 쉘 형태의 공간 구조물은 구조 거동의 특성상 주로 구조안정문제가 구조설계에서 해결해야하는 핵심적인 기술력이 되며, 이를 어떻게 해결하여야 할 것인가의 문제는 아직도 많은 연구자들에게 난제로 남아 있다. 즉, 연속체 쉘 구조의 원리에서 긴 경간을 얇게 만들면, 뜀좌굴과 분기좌굴같은 불안정 거동이 나타나게 되며, 이러한 쉘형 구조 시스템에서 구조 불안정 문제의 특징은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다는 것이고, 이런 문제들은 수학적으로 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 공간 프레임형 구조물의 불안정 현상을 살펴보기 위하여, 다양한 파라메타중 초기불완전량과 rise-span 비가 트러스 구조물의 불안정 현상에 미치는 영향을 알아보고자 하며, 이를 위해 1-자유절점 공간구조물, 2-자유절점 공간구조물, 다-자유절점 공간구조물을 예제로 채택하여 불안정 거동을 살펴보고자 한다.

The purpose of this study is to obtain the optimum shape of cable domes by using the real coding genetic algorithm. Generally, the structural performance of the cable domes is influenced very sensitively by pre-stress, geometry and length of the mast because of flexible system. So, it is very important to decide the optimum shape to get maximum stiffness of cable domes. We use the analytical model to verify the usefulness of this algorithm for shape optimization and analyze the roof system of Seoul olympic gymnastic arena as analytical model of a practical structures. It is confirmed lastly that the optimum shape domes have more stiffness than initial shape ones.

The purpose of this study is to improve convergence speed of topology optimization procedure using the existing ESO method and to deal with topology decision of the truss structures according to a boundary condition, such as cantilever type. At the existing ESO topology optimization procedure for the truss structures, the adjustment of member sizes according to target stress has been executed by increasing or reducing a very small value from each member size. In this case, it takes too much iteration till convergence. Accordingly, it is practically hard to obtain optimum topology for a large scale structures. For that reason, it is necessary to improve convergence speed of ESO method more effectively. During the topology decision procedure, member sizes are adjusted by calculating approximate solution for member sizes corresponding to the target stress at every step, the new member sizes are adjusted by such method are applied in FEA procedure of next step.

This paper presents decision making method of structural multi-objective fuzzy optimum problem. The data and behavior of many engineering systems are not know precisely and the designer is required to design the system in the presence of fuzziness in the multi-goals, constraints and consequences of possible actions. In this paper, in order to find a satisfactory solution, the membership functions are constructed for the fuzzy objectives subject to the fuzzy constraints, and two approaches are presented by using the different types of fuzzy decision making. Thus, multi-objective fuzzy optimum problem can be converted into single objective non-fuzzy optimum problem and satisfactory solution of the multi-objective fuzzy optimum problem can be found with general optimum programming. Illustrative numerical example of the ten bar truss for minimum weight and minimum deflection is provided to demonstrate the process of finding the solution and the results are discussed.

The objective of this study is the development of size, shape and topology discrete optimum design algorithm which is based on the genetic algorithms. The algorithm can perform both shape and topology optimum designs of trusses. The developed algorithm was implemented in a computer program. For the optimum design, the objective function is the weight of trusses and the constraints are stress and displacement. The basic search method for the optimum design is the genetic algorithms. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization. The genetic algorithm consists of genetic process and evolutionary process. The genetic process selects the next design points based on the survivability of the current design points. The evolutionary process evaluates the survivability of the design points selected from the genetic process. The efficiency and validity of the developed size, shape and topology discrete optimum design algorithms were verified by applying the algorithm to optimum design examples

In this paper, a study of 2-step damage detection for space truss structures using the extended Kalman filter theory is presented. Space truss structures are composed of many members, so it is difficult to find damaged member from the whole system. Therefore, 2-step damage identification method is applied to detect the damaged members. First, kinetic energy change ratio is used to find damage region including damaged member and then detect damaged member using extended Kalman filtering algorithm in damage region. The effectiveness of proposed method is verified through the numerical examples.

Generally, truss design has been determined by the designer's experience and intuition. But if we perform the most economical structural design we must consider not only cross-sections of members but also configurations(howe, warren and pratt types etc.) of single truss as the number of panel and truss height. The purpose of this study is to develope automated optimum design techniques for steel truss structures considering cross-sections of members and shape of trusses simultaneously. As the results, it could be possible to find easily the optimum solutions subject to design conditions at the preliminary structural design stage of the steel truss structures. In this study, the objective function is expressed as the whole member weight of trusses, and the applied constraints are as stresses, slenderness ratio, local buckling, deflection, member cross-sectional dimensions and truss height etc. The automated optimum design algorithm of this study is divided into three-level procedures. The first level on member cross-sectional optimization is performed by the sequential unconstrained minimization technique(SUMT) using dynamic programming method. And the second level about truss height optimization is applied for obtaining the optimum truss height by three-equal interval search method. The last level of optimization is applied for obtaining the optimum panel number of truss by integer programming method. The algorithm of multi-level optimization programming technique proposed in this study is more helpful for the economical design of plane trusses as well as space trusses.

본 연구에서는 트러스 구조물의 이산최적설계를 위해 유전알고리즘(GA)을 적용하였다. 확률론적인 절차를 통해 설계에 필요한 초기 집단을 생성시킨 후, 설계를 개선시키기 위해서 자연선택 및 적자생존의 원리를 적용하였다. 다하중조건 하에서 트러스 구조물의 중량 최소화를 위해 응력 및 변위 제약을 고려하였다. 먼저, 이미 잘 알려진 트러스 구조물에 대해서 GA를 이용하여 얻은 최적해와 기존 문헌들에서 제시하고 있는 값들을 비교함으로써 GA의 신뢰성 및 적용성을 검증하였고, 이러한 신뢰성 검증을 바탕으로 사용성 있는 트러스 구조물의 이산최적설계를 위해 현재 생산중인 강재제원표로부터 부재가 선택되도록 하였다. 강재의 단면으로는 L형강을 사용하였으며, L형강의 강종은 9개의 강종들 (SS 400, SWS 400, SMA 41, SWS 490Y, SWS 520, SMA 50, SWS 570, SMA 58) 중에서 설계자에 의해 자유롭게 선택되도록 하였다.

본 논문은 변위제약모드를 갖는 트러스구조물의 형태해석을 목적으로 하였으며, 이를 위하여 해의 존재조건과 무어-펜로즈(Moore-Penrose) 일반역행렬을 이용하였다. 또한, 수치해석과정에서의 변위제약모드로는 호몰로지변형(homologous deformation)을 고려하여 해석하였고, 다음으로 다양한 변위제약모드와 절점에 작용하는 하중비를 만족하는 구조물의 형태를 구하였다. 본 논문에서의 형태해석문제는 지정된 변위를 만족하는 구조물의 형태를 찾는 일종의 역문제(inverse problem)로서 일반적인 구조해석과정과는 반대되는 입장에서 접근하였다. 또한, 본 논문에서는 수치해석과정에서 근사해의 정도를 향상시키기 위하여 뉴튼-랩슨법을 사용하였고, 수치해석예제로서 부재의 배열형태에 따라 3가지모델을 선택하였으며, 이들 모델을 통하여 적용한 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하였다.

최근, 텐세그러티(tensegrity)구조개념을 적용한 대공간구조시스템인 케이블돔구조는 구조물 전체의 관점에서는 하나의 자기평형상태를 만족하는 구조로서 돔과 같이 닫힌형상(closed form)의 구조에는 유리한 구조시스템이지만, 보울트(vault)와 같은 열린형상(openform)의 구조에는 적용상 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 이 문제를 해결하는 방안중의 하나로서, 안정화된 단위요소를 이용하여 장력안정트러스의 기본요소인 단위구조의 안정화를 지배하는 기하학적 매개변수들의 범위를 설정하는 방법이 제안되고 그 변수들의 상호관련성을 규명하고자 한다. 수치해석은, .alpha.가 안정화범위에 있을 경우, 여러가지 경우의 높이에 따른 중심위치(.alpha.), 트러스 부재에 의한 각(.theta.) 그리고 평면상의 비(x/y)와 같은 매개변수의 변화에 따라 안정화에 가장 지배적인 축력모드(N15, N16, N25, N26)들의 상호작용이 조사되었다.