• 한국지진공학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.63-71
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• 2002

본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 본 연구에서는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 대용량 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여, Bingham 모델, Bouc-Wen 모델, 수정된 Bouc-HWen 모델과 같이 수치해석에 이용할 수 있는 다양한 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.51-63
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교의 진동제어 기법 개발을 위해 제공된 벤치마크 사장교에 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 벤치마크 문제에는 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3자원 선형모델과 각 제어기법의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 제시되어 있다. 본 연구에서 적용한 복합제어 기법은 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어 방법이다. 수동제어 장지로는 납고무받침을 사용하였고 Bouc-Wen 모델을 사용하여 비선형 거동을 고려 할 수 있도륵 모델링 하였다. 능동제어 장치로는 이상적인 hydraulic actuators 가 사용되었으며 제어 알고리듬은 $H_2$/LQG 를 적용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 약간 좋은 제어성능을 나타내었다. 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 보다 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.27-33
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• 2004

In this paper, various dynamic model of magnetorheological (MR) damper, is required for describing the hysteresis of MR damper and for their application are investigated to structural control. The dynamic characteristics and control effects of the modeling methods for MR dampers such as Bingham, biviscous, hysteretic biviscous, simple Bouc-Wen, Bouc-Wen with mass element and phenomenological models are studied. Of these models, hysteretic biviscous model which is simple and describes the hysteretic characteristics, is chosen for numerical studies. The capacity of MR damper is determined as a portion of not the building weight but the lateral restoring force.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.283-293
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• 2024

본 논문에서는 지진 하중으로 인한 급격한 구조손상탐지를 수행하기 위해 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF)와 파티클 필터(Particle Filter)를 소개하고 지진 손상 시나리오에 적용 및 비교·검토하였다. 이때, 비선형 전단 빌딩을 모사하기 위해 Bouc-Wen 모델을 사용하였고, 급격한 변화를 추정하기 위해 추가적으로 적응형 기법(Adaptive rule)인 Adaptive Jumping Method를 두 필터 모두에 적용하였다. 적용 결과 두 오리지날 필터 모두 급격한 손상 시점과 정도를 파악하지 못하였고, 적응형 기법을 반영하였을 경우에만 시점 파악이 가능하였다. 하지만, 여전히 손상 정도를 정확히 파악하지 못하였고, 두 방법 모두 제안된 적응형 기법을 새로이 조정하였을 경우에 정확한 추정이 가능함을 확인하였다. 최종적으로 계산시간을 고려하였을 때, 새로운 형태의 적응형 기법을 적용한 UKF 사용을 제안하는 것으로 비교 검토를 수행하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.55-64
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• 2004

본 연구의 목적은 건축구조물의 지진응답제어를 위한 MR 감쇠기의 크기, 개수 및 최적위치를 결정하는 설계절차를 제안하는 것이다. 기존의 연구에서 제안된 MR 감쇠기의 모델링 방법들의 특성과 차이점을 진동제어효과의 관점에서 분석하였으며, 이 모델 중 해석이 간단하고 이력특성을 모사할 수 있는 이력 이점성 모델을 사용하여 MR 감쇠기의 변수연구를 수행하였다. 건축구조물의 층간에 설치되는MR 감쇠장치의 용량은 지진응답의 경우 구조물의 주기와 감쇠비에 따라 층전단력이 다르게 됨을 고려하여, 20개의 지진하중에 대한 해석으로부터 구한 응답스펙트럼을 이용하여 결정하였으며, 설치 갯수에 따른 제어경향을 분석하였다. MR 감쇠기의 크기, 개수, 그리고 최적위치를 결정하기 위한 방법이 제안되었으며, 기존의 점성감쇠기 설계시 이용되는 층간변위 혹은 층간속도가 가장 큰 층에 순차적으로 설치하는 방법과의 비교를 통해 유효성을 검증하였다. 수치해석결과는 제안된 방법을 사용하여 MR 감쇠기의 크기, 개수, 그리고 위치를 합리적으로 결정할 수 있음을 보여준다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.141-148
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• 2002

MR 유체 감쇠기는 구조물의 진동을 감소시키기 위한 가장 유망하고 새로운 제진 (制振) 장치 중 하나이다. 이 장치는 기계적인 단순성, 높은 동적 범위, 적은 전력 요구량, 커다란 감쇠 능력, 강인성 등의 장점을 가지고 있기 때문에, 토목 구조 시스템의 내진(耐震) 및 내풍(耐風) 성능을 향상시키는데 매우 유용하다. 많은 연구자들이 MR 유체 감쇠기의 유사-정적 모델을 연구했지만 그 모델이 감쇠기의 설계를 위해서는 유용하다고 하더라도, 동적 하중에 대한 감쇠기의 거동을 모사하는 데는 충분하지 않다. 논문에서는 대용량 20톤 MR 유체 감쇠기의 동적하중에 대한 응답 해석 결과를 이용하여, Bouc-Wen 모델을 기반으로 하는 새로운 역학적 모델을 제안하였다. 이 모델은 MR 유체의 stiction현상과 관성 및 shear thinning 효과를 잘 묘사한다. 또한, 제안된 MR 유체 감쇠기의 동적 모델이 실험 결과와 매우 잘 일치함을 보였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.189-197
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• 2001

This paper presents hysteresis models of damping forces of a magneto-rheological (MR) damper which is applicable to a middle-sized passenger vehicle. After manufacturing a cylindrical type of the MR damper, its field-dependant damping force and hysteresis behavior are experimentally evaluated. Three different models ; Bingham model, Bouc-Wen model and Polynomial model are provided to predict the hysteretic damping force. The damping force characteristics predicted from three different models are compared with the measured results under various excitation conditions.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.36-41
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• 2016

본 논문에서는 다중재난하중을 받는 인접건물의 동적응답에 대한 연결제어기법의 제어성능을 수치해석적인 방법을 사용하여 검토하였다. 이를 위하여 강진지역인 LA 지역의 지진하중과 강풍지역인 찰스턴 지역의 풍하중을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 인공 지진하중과 풍하중은 ASCE 7-10을 바탕으로 생성하였고 인공지진하중은 SIMQKE을 사용하여 작성하였으며 인공풍하중은 Kaimal Spectrum을 이용하여 작성하였다. 10층 및 20층의 인접구조물을 예제구조물로 사용하였고 비선형 이력댐퍼를 이용하여 연결제어를 하였다. 비선형 이력댐퍼를 간편하게 모형화하기 위하여 주로 MR 감쇠기를 모형화 할 때 사용하는 Bouc-Wen 모델을 사용하였다. 비선형 이력댐퍼는 10층에만 설치한 경우와 1층에서 10층까지 모든 층에 설치한 경우에 대해서 고려하였다. 각 층에 사용하는 댐퍼의 개수를 증가시킨 파라메터 스터디를 수행하였고 지진하중 및 풍하중에 대한 최적의 성능을 보이는 설계안을 검토하였다. 수치해석결과 비선형 이력댐퍼를 이용한 연결제어를 통하여 다중재난 하중에 대한 인접건물의 동적응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었고 각각의 재난하중에 대한 최적설계결과가 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 연결되는 감쇠기를 과도하게 사용하면 오히려 구조물의 응답을 증가시킬 수 있으므로 주의 깊은 설계과정이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.426-431
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• 2001

Seismic performance of base isolated rigid-mass model were studied through shaking table tests. Friction pendulum systems (FPS), pure-friction systems with laminated rubber bearing (LRB) were selected for the comparison of performance. Performance of specially designed isolation systems were tested statically using actuator and dynamically using shaking table. Numerical methods were developed to simulate the nonlinear behavior of the frictional base isolation systems. Two models were considered. one is modified Bouc-Wen model considering breakaway coefficient of friction and the other is classical Coulomb model. The results of numerical methods are found to be in very good agreement with test results.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.685-690
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• 2008

최근 대규모의 지진피해로 인해 내진설계에 대한 관심이 높아지면서, LRB(Lead Rubber Bearing), FPS(Friction Pendulum System) 등 다양한 지진격리장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 E-Shape 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리장치의 성능 평가를 위해 E-Shape 댐퍼의 동적거동 실험을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해석적 연구를 위한 수치모델을 제안하였다. 또한, 제안된 E-Shape 강재이력댐퍼의 수치모델을 6자유도를 가진 5층 건물에 적용하여 LRB 시스템과 이력거동을 비교하여 지진격리성능 평가를 수행하였다. 본 연구를 통하여 제안된 수치모델은 실제 E-Shape 강재이력댐퍼의 동적거동을 적절히 묘사할 수 있으며, E-Shape 강재이력댐퍼는 비선형 거동을 통한 에너지를 적절히 소산시킴으로서 기존 시스템과 비교하여 충분히 지진격리성능을 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.