• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.1160-1166
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• 2013

This paper presents feedforward controllers to improve the control performance of the motion and grasping force of a surgical instrument used in an MIS (Minimally Invasive Surgery) robot. The surgical instrument has a long distance between the drive motors and its active joints. Therefore, the gripper on the instrument is controlled by a cable drive mechanism, which generates a coupled motion between the wrist joint and the grip direction. In order to solve the problem, this paper analyzes the pulley composition of the surgical instrument and proposes feedforward controllers to eliminate the coupled motion. Furthermore, feedforward controllers to regulate the grasping force are proposed to deal with another coupling problem between the grasping force of the instrument and the motion of the instrument joints. The experimental results demonstrate the improved control performance of the motion and grasping force of the instrument.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.77-84
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• 2020

본 논문에서는 사장교와 같은 장대형 구조물의 손상위치를 판단할 수 있는 손상평가 기법을 개발하고, 개발한 기법의 성능을 실험을 통하여 검증하고자 하였다. 손상평가 기법은 무손상 데이터가 확보되지 않은 상태에서 구조물의 손상평가가 가능하고, 구조물의 응답 데이터의 분석만으로 손상위치를 판단할 수 있는 데이터를 추출하는 것을 목표로 하였다. 이러한 목표를 완성하기 위하여, 손상 위치 판별을 위하여 통계적 패턴인식 기술인 개선된 마할라노비스 거리(IMD : Improved Mahalanobis Distance) 이론에 기반하여 변동성이 고려된 손상평가 기법을 개발하였다. 개발한 손상평가 기법에는 구조물의 고유한 정보에 기반한 Simulation 프로그램을 반영하여 다양한 외력에 따른 구조물의 무손상 응답을 출력하도록 하였다. 개발한 기법의 성능을 실험적으로 평가하기 위하여 모형 사장교를 대상으로 케이블 손상실험을 수행하였다. 그 결과, 변동성이 고려된 손상평가 기법은 외력에 따른 무손상 데이터를 자동으로 출력하고, 출력된 무손상 데이터와 계측된 손상 데이터의 분석을 통하여 케이블의 손상 위치를 판단할 수 있는 정보를 추출하는 성능을 보이는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.21-28
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• 1994

본(本) 논문(論文)은 사장교(斜張橋)를 대상(對象)으로 하여 전체구조를 몇개의 부분구조계로 나눈 후 유한요소법(有限要素法)을 이용하여 각각 해석하고, 그 결과(結果)를 중량(重量)하여 전체구조의 단면력(斷面力) 및 변위량(變位量)을 구하는 구조분할(構造分割) 해석방법(解析方法)에 대하여 논하였다. 해석방법은 응력형(應力型) 구조분할(構造分割) 해석방법(解析方法)과 변위형(變位型) 구조분할(構造分割) 해석방법(解析方法)이 있는데, 두 방법중(方法中)에서 적절한 방법을 선택하여 구조물(構造物)을 해석(解析)할 수 있다. 이 해석방법을 사용하면 컴퓨터의 기억용량(記憶容量)을 절감시켜, 복잡한 다중(多重)케이블 사장교(斜張橋)도 개인용(個人用) 컴퓨터를 사용하여 해석(解析)이 가능하며, 그 결과(結果)는 전체를 분할하지 않고 해석한 결과(結果)와 일치(一致)하여 본(本) 해석(解析) 기법(技法)의 신뢰성(信賴性)을 입증할 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권5호
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• pp.1031-1043
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• 2016

Optimization of the construction scheme of the cable-strut tensile structure based on error sensitivity analysis is studied in this paper. First, the element length was extracted as a fundamental variable, and the relationship between element length change and element internal force was established. By setting all pre-stresses in active cables to zero, the equation between the pre-stress deviation in the passive cables and the element length error was obtained to analyze and evaluate the error effects under different construction schemes. Afterwards, based on the probability statistics theory, the mathematical model of element length error is set up. The statistical features of the pre-stress deviation were achieved. Finally, a cable-strut tensile structure model with a diameter of 5.0 m was fabricated. The element length errors are simulated by adjusting the element length, and each member in one symmetrical unit was elongated by 3 mm to explore the error sensitivity of each type of element. The numerical analysis of error sensitivity was also carried out by the FEA model in ANSYS software, where the element length change was simulated by implementing appropriate temperature changes. The theoretical analysis and experimental results both indicated that different elements had different error sensitivities. Likewise, different construction schemes had different construction precisions, and the optimal construction scheme should be chosen for the real construction projects to achieve lower error effects, lower cost and greater convenience.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권5호
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• pp.699-713
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• 2020

The aerodynamic performance of long-span cable-stayed bridges is much dependent on its geometrical configuration and countermeasure strategies. In present study, the aerodynamic performance of three composite cable-stayed bridges with different tower configurations and passive aerodynamic countermeasure strategies is systematically investigated by conducting a series of wind tunnel tests in conjunction with theoretical analysis. The structural characteristics of three composite bridges were firstly introduced, and then their stationary aerodynamic performance and wind-vibration performance (i.e., flutter performance, VIV performance and buffeting responses) were analyzed, respectively. The results show that the bridge with three symmetric towers (i.e., Bridge I) has the lowest natural frequencies among the three bridges, while the bridge with two symmetric towers (i.e., Bridge II) has the highest natural frequencies. Furthermore, the Bridge II has better stationary aerodynamic performance compared to two other bridges due to its relatively large drag force and lift moment coefficients, and the improvement in stationary aerodynamic performance resulting from the application of different countermeasures is limited. In contrast, it demonstrates that the application of both downward vertical central stabilizers (UDVCS) and horizontal guide plates (HGP) could potentially significantly improve the flutter and vortex-induced vibration (VIV) performance of the bridge with two asymmetric towers (i.e., Bridge III), while the combination of vertical interquartile stabilizers (VIS) and airflow-depressing boards (ADB) has the capacity of improving the VIV performance of Bridge II.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.33-51
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• 2013

본 논문에서는 현재 개발 중인 쉴드터널의 강연선 체결 방식에 대해 소개하고 두 번에 걸친 실대형 세그먼트 체결시험 결과를 나타내었다. 실대형 세그먼트 체결시험을 통해 기존 볼트 체결 방식과 강선을 이용한 체결 방식을 비교하여 체결재로써의 강연선 적용 가능성에 대한 검토를 수행하고, 강연선 체결 방식 적용 시 세그먼트에 발생하는 체결력의 역학적 거동을 분석하였다. 연구를 통해 기존 세그먼트 체결장치와 비교하여 높은 체결력을 얻을 수 있으며, 터널 세그먼트 전체의 일체화 거동 및 구조적인 안정성 증가를 기대할 수 있음을 확인하였다. 또한, 볼트 체결 대비 강연선 체결 방식이 세그먼트 체결에 더 효과 적일 수 있으며, 강연선이 세그먼트 체결 장치로서의 적용성도 좋은 것으로 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.81-92
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• 2002

The objective of this paper is to help to make decision of the appropriate structural types in long span structured building due to range of span. For the intention, based on 7 forces of structural element, it is analized the relationships among 6 configurations of structural element(d/1), 25 structural types, 4 materials, and span-length known with 186 sample from 1850 to 1996. 1) bending forces: $club(1/100{\sim}1/10),\;plate(1/100{\sim}1/10),\;rahmen(steel,\;10{\sim}24m)\;simple\;beam(PC,\;10{\sim}35m)$ 2) shearing forces: $shell(1/100{\sim}1/1000)\;hyperbolic\;paraboloids(RC,25{\sim}97m)$ 3) shearing+bending forces: plate, folded $plate(RC21{\sim}59m)$ 4) compression axial forces: club, $arch(RC,\;32{\sim}65m)$ 5) compression+tension forces: shell, braced dome $shell(RC,\;40{\sim}201m),\;vault\;shell(RC,\;16{\sim}103m)$ 6) compression+tension axial forces: $rod(1/1000{\sim}1/100)$, cable(below 1/1000)+rod, coble+rod+membrane(below 1/1000), planar $truss(steel,\;31{\sim}134m),\;arch\;truss(31{\sim}135m),\;horizontal\;spaceframe(29{\sim}10\;8m),\;portal\;frame(39{\sim}55m),\;domical\;space\;truss(44{\sim}222m),\;framed\;\;membrane(45{\sim}110m),\;hybrid\;\;membrane\;(42{\sim}256m)$ 7) tension forces: cable, membrane, $suspension(60{\sim}150m),\;cable\;\;beam(40{\sim}130m),\;tensile\;membrane(42{\sim}136m),\;cable\;-slayed(25{\sim}90m),\;suspension\;membrane(24{\sim}97m),\;single\;layer\;pneumatic\;structure(45{\sim}231m),\;double\;layer\;pneumatic\;structures(30{\sim}44m)$

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.113-120
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• 2010

장대 아치교 설계 시 시공단계와 완성단계에서 발생할 수 있는 문제에 대하여 검토하고 있으나 케이블 손상에 대한 구조안전성 평가는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 공용 중 충돌사고로 인한 행어 파단 시 교량의 구조안전성을 분석하는 것을 연구 목적으로 한다. 이를 위하여 행어 파단에 따른 하중을 충격함수로 이상화하여 동적 해석을 수행하였다. 행어가 파단 되었을 경우 각 행어의 최대 장력은 파단된 행어와 인접한 행어에서 발생한 것으로 나타났으며 정적 하중보다 동적 하중에서 크게 나타났다. 그러므로 장대 아치교의 구조안전성을 확보하기 위해 행어 파단에 따른 충격하중을 동적 하중으로 고려한 해석이 필요하다. 또한 본 연구의 해석 방법 및 결과는 이후 아치교 설계 시 참고자료로 활용될 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권5호
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• pp.449-466
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• 2019

Cable-stayed bridges are attractive due to their beauty, reducing material consumption, less harm to the environment and so on, in comparison with other kinds of bridges. As a massive structure with long period and low damping (0.3 to 2%) under many dynamic loads, these bridges are susceptible to fatigue, serviceability disorder, damage or even collapse. Tuned Mass Damper (TMD) is a suitable controlling system to reduce the vibrations and prevent the threats in such bridges. In this paper, Multi Tuned Mass Damper (MTMD) system is added to the Ahvaz cable stayed Bridge in Iran, to reduce its seismic vibrations. First, the bridge is modeled in SAP2000 followed with result verification. Dead and live loads and the moving loads have been assigned to the bridge. Then the finite element model is developed in OpenSees, with the goal of running a nonlinear time-history analysis. Three far-field and three near-field earthquake records are imposed to the model after scaling to the PGA of 0.25 g, 0.4 g, 0.55 g and 0.7 g. Two MTMD systems, passive and active, with the number of TMDs from 1 to 8, are placed in specific points of the main span of bridge, adding a total mass ratio of 1 to 10% to the bridge. The parameters of the TMDs are optimized using Genetic Algorithm (GA). Also, the optimum force for active control is achieved by Fuzzy Logic Control (FLC). The results showed that the maximum displacement of the center of the bridge main span reduced 33% and 48% respectively by adding passive and active MTMD systems. The RMS of displacement reduced 37% and 47%, the velocity 36% and 42% and also the base shear in pylons, 27% and 47%, respectively by adding passive and active systems, in the best cases.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-10
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• 2007

현수교 행어케이블의 장력은 현수교의 상태점검에 있어 중요한 요소이다. 현재 케이블의 장력 추정에는 여러 이론식에 의한 간접적인 방법들이 사용되고 있으며, 케이블의 가속도신호로부터 고유진동수를 측정한 후 고유진동수와 장력과의 관계로부터 케이블의 장력을 추정하는 진동법이 대표적이다. 하지만 운동방정식을 기반으로 하는 진동법은 휨강성의 영향이 큰 짧은 케이블의 장력추정에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 10m 미만의 짧은 케이블에 대해서도 전기 가능한 새로운 장력 추정 방법으로 단변분탐색법과, 최적화 기법을 이용한 역해석 기법을 제시하였다. 이론에 대한 검증을 위해 국내에 사용 중인 광안대교 행어케이블을 대상으로, 역해석과 진동법에 의한 추정장력들과 설계장력을 상호 비교하였고, 이를 통해 역해석기법이 길이에 상관없이 장력추정에 유용하다는 결론을 얻었다.