본 논문은 대 변형 굽힘에 의한 소성 모멘트의 계산시 ovality를 고려한 파이프의 중립축에 대한 모멘트에 관해 논한다. 기존의 계산방법에 의한 중립축에 대한 모멘트 계산결과와 새로운 방법에 의한 계산결과를 비교해 보았다. 파이프가 길이방향의 모멘트에 의하여 굽어질 때, 증가하는 모멘트에 따른 ovality 변화를 고려하여 중립축에 대한 모멘트 계산에 적용해 보았다. 모멘트 계산은 타원형의 파이프 단면을 미세한 단면으로 나누어서 각 단면에 대한 응력을 비선형 strain-stress 식을 이용하여 구한 다음 중립축에 대해 계산을 수행하였다. 대 변형 굽힘에서 일어나는 실제현상 중 하나인 ovality를 파이프의 계산에 적용함으로써 좀 더 정확한 중립축에 대한 모멘트를 계산할 수 있었다. 이 방법을 reel에 의한 해저배관의 설치 공법에서 사용되는 reverse bending radius 계산에 적용해 보았다.
본 연구의 목적은 테니스 두 스탠스 유형(pinpoint stance, platform stance)에 따른 서브 시 하지관절의 모멘트를 분석하여 테니스 선수들이 연습 시 상해를 예방할 수 있도록 현장에서 지도할 객관적인 기초자료를 얻기 위해 테니스 고등학교 우수선수 7명을 대상으로 하였으며, VICON System의 분석프로그램인 Workstation, Bodybuilder, Polygon을 이용하여 하지관절의 모멘트를 분석하였다. 구체적인 변인은 발목, 무릎, 엉덩관절의 모멘트들을 중점적으로 비교 분석한바 다음과 같은 결론을 얻었다. 테니스 두 스탠스 유형에 따른 서브 동작 시 하지관절에 발생되는 모멘트의 패턴은 각각 다른 패턴이었으며, 모멘트의 크기는 발목 배측 굴곡 모멘트만 plat가 크게 발생되었으며, 다른 모멘트는 pin이 크게 발생되었다. 또 굴신모멘트에서는 엉덩, 발목, 무릎 순이었으며, 회전모멘트는 발목, 무릎, 엉덩 순으로 큰 모멘트를 나타내 보였다. 하지관절의 굴신과 회전모멘트는 백스윙동작과 백스윙동작부터 포워드 스윙으로 변화되는 시점까지 모멘트의 크기가 가장 크게 나타났으며, 변화도 크게 나타내보였다. 이때 상해가 발생할 위험성이 높기 때문에 이에 주의해야 한다고 사료된다.
본 연구에서는 모멘트와 뉴우턴법 및 모멘트와 할선법에 각각 기초한 고정점 알고리즘의 신경망 기반 독립성분분석 기법을 제안하였다. 여기서 뉴우턴법과 할선법은 각각 엔트로피에 기초한 목적함수의 근을 구하는 근사화 방법으로 빠른 경신을 위함이고, 모멘트는 근사화에 의한 역혼합행렬의 경신과정에서 발생하는 발진을 줄여 좀 더 빠른 학습을 위함이다. 제안된 기법을 256×256 픽셀(pixel)의 8개 지문영상으로부터 임의의 혼합행렬에 따라 발생되는 영상들을 각각 대상으로 시뮬레이션 한 결과, 모멘트와 할선법에 기초한 알고리즘이 모멘트와 뉴우턴에 기초한 알고리즘보다 우수한 분리성능과 빠른 학습속도가 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 학습 중 모멘트를 동적으로 조절하여 수련속도와 학습 성능을 향상시키는 동적모멘트를 제안하고 회귀방법으로 동적모멘트의 성능을 재확인한다. 제안된 학습방법은 기존의 정적모멘트와는 달리 수렴 정도에 따라 현재의 학습에 과거의 학습률을 단리 반영하는 방법으로 다른 학습법에 비해 보다 유연한 초평면을 갖으며 수렴에 이르는 시간이 오래 걸리는 KR(Kernel Relaxation)에 적용하여 그 성능을 확인한다. 본 논문에서 사용한 회귀방법은 RMS 오류율을 사용하였으며 제안된 학습방법인 동적모멘트를 SVM(support vector machine)의 순차 학습방법 중 최근 발표된 KR에 적용하여 RMS 오류율을 확인하였다. 실험의 공정성을 위해 신경망 분류기 표준평가데이터인 SONAR 데이터를 사용하였으며 실험 결과 동적모멘트를 이용한 회귀율이 정적모멘트를 이용한 방법보다 향상되었음을 확인하였다.
본 논문에서는 순차적 학습 방법에서의 동적 모멘트를 제안한다. 동적 모멘트에서의 가변적인 모멘트를 이용하여 수렴 속도와 학습 성능을 향상시키며 회귀율에서도 이를 확인할 수 있다 제안된 학습 방법은 기존의 정적모멘트와는 달리 수렴 정도에 따라 현재의 학습에 과거의 학습률을 달리 반영하는 방법이다. 기존의 정적 상수로 정의된 모멘트가 전체 학습에 동등하게 영향을 주는 반면 제안된 동적모멘트를 이용한 학습 방법은 학습 수행에 따라 동적으로 모멘트를 변경함으로써 수렴 속도와 학습 성능을 효과적으로 제어할 수 있다. 이전의 분류문제와 회귀문제의 분리확인과는 달리 본 논문에서는 제안된 동적모멘트의 성능과 회귀율을 동시에 확인한다. 본 논문에서 사용한 회귀방법은 RMS 오류율을 사용하였으며 제안된 학습방법인 동적모멘트를 SVM(Support Vector Machine)의 순차 학습방법인 KA(Kernel Adatron)과 KR(Kernel Relaxation)에 적용하여 RMS 오류율을 확인하였다. 공정한 학습 성능 평가를 위해 신경망 분류기표준평가데이터인 SONAR 데이터를 이용하였으며 실험 결과 동적모멘트를 이용한 학습 성능과 수렴 속도 및 RMS 오류율이 정적모멘트를 이용한 학습방법보다 향상되었음을 확인하였다.
모멘트법은 Lagrangian 벙법으로서 격자요소 내에서의 농도의 공간분포에 대한 0차, 1차, 2차 모멘트를 고려한고 각 모멘트의 보존성을 유지하면서 농도분포의 이송을 계산하는 방법이다. 따라 각 격자요소에서의 0차 모멘트, 즉 평균농도 뿐만 아니라 1차 및 2차 모멘트 값의 합리적인 초기 설정이 요구된다. 본 연구에서는 각 모멘트들의 초기값 설정방법을 검토하고, 기존 모멘트법의 Couuant 수에 대한 제약조건을 극복하기 위하여 모멘트법을 개선하였다. 모멘트법에 의한 모의 결과를 유용한 Eulerian 및 Lagrangian 기법에 의한 모의 결과와 비교 검토하여 모한 해석결과를 발생시키는 기법이며, 본 연구에서 제시한 Courant 수 제약조건의 극복에 관한 연구는 성공적으로 이루어진 것으로 나타났다. 한편, 모멘트법은 농도가 전체 계산영역의 일부에 분포하는 2차원 영역에서의 이송 모의시 계산시간에 있어서 매우 효율적인 것으로 나타났다.
연속교의 내측지점에는 최대모멘트가 발생한다. 보다큰 모멘트가 작용하면 내측지점에 국부적 항복이 발생할 수 있고 소성거동을 하면서 모멘트를 재분배 시킨다. 강도설계법인 LFD방법은 탄성해석으로부터 구한 부모멘트의 10%를 막연히 재분배 시켜주고 있다. 그러나 ALFD방법은 내측지점에서 국부항복에 의하여 발생되는 모멘트를 계산하여 설계에 반영하도록 하고있다. 이러한 국부항복에 의하여 발생되는 모멘트를 자생 모멘트라 한다. 자생모멘트를 구하기 위해서는 모멘트-비탄성회전각곡선이 필요하다. 본 논문에서는 조밀단면에서 AASHTO 지침시방서에서 제시한 모멘트-비탄성회전곡선을 아용하여 자생모멘트를 구하였다. 또한 ALFD 한계상태 규준을 적용하여 3경간 연속합성교를 설계하였다.
I-거더 형식의 연속교 교각 부근에서는 큰 부모멘트가 작용하게 되며 이로 인하여 소성힌지가 생성되게 된다. 소성힌지가 형성됨에 따라 교각 부근의 부모멘트는 감소하게 되며, 정모멘트부의 휨모멘트는 반대로 증가하게 된다. 이러한 모멘트 재분배가 원활히 발생하기 위해서는 소성힌지가 충분한 휨연성 혹은 단면회전 능력을 가지고 있어야 한다. 하지만 고강도 강재를 적용한 연속교에서는 재료연성이 다소 떨어지는 경향이 있고, 재료의 항복응력이 증가할수록 I-거더의 탄성 변형량은 이에 비례하여 증가하므로, 소성변형 능력 및 휨연성이 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 고강도 강재를 I-거더 형식의 연속교에 적용할 때 부모멘트부의 휨연성을 정량적으로 예측하여 재분배 모멘트가 원활히 이루어 지는지에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석 연구를 통하여 고강도강재 적용 I-거더 연속교의 재분배 모멘트를 고려한 휨거동 대하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 재료의 인장 강도가 증가함에 따라 탄성 변형이 증가하며 소성 변형 능력이 저하됨으로 I-거더의 휨연성이 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 소성모멘트 까지 선형거동하는 재료모델을 이용한 간략식을 통하여 연속교의 휨거동을 예측하여 유한요소해석 결과와 비교하였다.
ALFD방법은 연속합성판형교의 과재하중과 최대하중에 대한 강도검토에 있어서 실제적인 거동을 나타낼 수 있는 탄소성해석법이다. 주어진 하중으로 인한 최대 정, 부모멘트단면에서의 항복은 활하중이 통과한 후에 잔류하는 소성회전을 일으킨다. 또한 제조시의 잔류응력으로 인하여 이론적인 항복모멘트 이하에서도 소성변형을 일으킨다. 이러한 국부항복은 다음에 작용되는 과재하중하에서 탄성화되어 정의 자생모멘트를 유발한다. 본 연구에서는 지점과 최대 정모멘트 단면에서의 단위소성회전각으로 인한 자생모멘트를 공액보법과 3연모멘트법에 의하여 구하였고, 9개의 설계경간을 지점단면을 감소시켜가면서 본 연구에서 개발한 전산프로그램에 의하여 연속관계와 모멘트-비탄성회전각 실험곡선과 일치하는 자생모멘트를 구하였다. 또한 한국도로교시방서에 준하여 비조밀단면을 갖는 3경간 연속합성판형교의 평가를 수행하였다.
연산자법을 사중극자모멘트행렬요소를 계산하는데 응용하였다. Spherical harmonics의 전개방법과 사중극자모멘트행렬요소를 Mulliken의 overlap integral 로 전환시키는 방법을 사용하여 Slater 궤도함수쌍에 대한 사중극자모멘트행렬요소이 기본식을 유도하였다. 두 방법에 의하여 계산한 사중극자모멘트행렬요소의 값이 일치하였으며 바닥상태의 HCl 분자에 대하여 계산한 사중극자모멘트의 값이 Nesbet의 값과 일치하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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