DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the Nonlinear Modeling of Lead Rubber Bearings by a Neural Network Theory

신경망 이론을 적용한 납삽입 적층 고무베어링의 비선형 모델링 기법에 관한 연구

  • 허영철 (한국기계연구원 구조연구부) ;
  • 김영중 (한국기계연구원 구조연구부) ;
  • 김병현 (한국기계연구원 구조연구부)
  • Published : 2004.08.01

Abstract

In this paper, a nonlinear modeling of lead rubber bearings(LRBs) was presented by a neural network theory. An shaking table test for a scaled frame model, of which base was isolated by the LRBs, was performed to verify numerical accuracies of the neural network model. White noise and three types of seismic records were adoped as base loads of the shaking table in order to train and generalize the neural network in case of seismic loads, numerical results of the neural network model were evaluated according to different magnitudes of PGA. As results, it is concluded that the presented neural network model has given a good agreement with the experimental data in details and can be useful to a nonlinear modeling of LRBs within prescribed domains.

본 논문에서는 납삽입 적층 고무베어링의 비선형 모델링에 대해 신경망 이론을 적용한 수학적 모델링 기법을 제안하였다. 신경망 모델의 수치검증을 위해 납삽입 적층 고무베어링이 설치된 프레임 축소모델의 진동대 실험 자료가 사용되었는데, 제안된 신경망의 학습 및 예측을 위한 하중 자료로써 백색잡음과 세 종류의 지진파를 선택하였다. 지진파의 경우 PGA의 세기를 달리하여 신경망 모델의 계산정도를 고찰하였다. 그 결과, 납삽입 적층 고무베어링의 전단변위가 신경망의 학습 영역을 벗어나지 않는 경우 실험결과의 복잡한 이력곡선을 잘 추종하였고 신경망 이론에 의한 비선형 모델링 기법이 유용하게 활용될 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 김대곤, 이상훈, 김대영, 박칠림, '적층고무베어링과 납-고무베어링의 내진 성능에 관한 실험적 평가', 한국지진공학회논문집, 제2권 제4호, 1998, pp. 53-62
  2. 전영선, 최인길, 유문식, '수평 전단시험에 의한 납 삽입 적층고무베어링의 기계적 특성 평가', 한국지진공학회논문집, 제5권 제6호, 2001, pp. 1-10
  3. 김두훈, 정길영, '수평 전단시험에 의한 납 삽입 적층고무베어링의 기계적 특성 평가', 한국지진공학회논문집, 제6권 제2호, 2002, pp. 150-154
  4. Wen, Y. K., 'Equivalent Linearization for Hysteretic Systems Under Random Excitation,' Journal of Applied Mechanics, Vol. 47, 1980, pp. 150-154 https://doi.org/10.1115/1.3153594
  5. Wilson, E. L., SAP2000 Analysis Reference, Computers and Structures, Berkeley California, 1998, 419 pp.
  6. Barber, A. J., 'Accurate Models fro Bushings and Dampers using the Empirical Dynamics Method,' MTS Technical Report, MTS Systems Corporation, 2000, pp. 1-19
  7. Giacomin, J., 'Neural Network Simulation of an Automotive Shock Absorber,' Engng. Applic. Artif. Intell. Vol. 4, No.1, 1991, pp. 59-64 https://doi.org/10.1016/0952-1976(91)90069-I
  8. 허영철, 김병현, 김영중, 문석준, '납삽입 적층고무 및 마찰진자형 변진장치 적용 구조물의 지진응답 해석', 한국지진공학회 추계 학술발표회 논문집, 제4권 제2호, 2000, pp. 415-423
  9. Nagarajaiah, S., Reinhorn, A. M and Constantinou, M. C., 'Nonlinear Dynamic Analysis of 3-D Base-Isolated Structures,' Journal of Structural Engineering, Vol. 117, 1991, pp. 2035-2054 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1991)117:7(2035)
  10. 윤정방 외, '신경망기법을 이용한 대형구조물의 손상도 추정 전산프로그램의 개발', '98 기관고유사업 위탁연구보고서, 한국표준과학연구원, 1998, 104 pp.