• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.635-642
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• 2014

본 연구에서는 고체로켓의 임무 수행 중 연소실 내압으로 인해 발생하는 고체로켓 케이스의 3가지 고장(응력파괴, 균열파괴, 볼트 체결 부 파손) 확률을 효과적으로 예측하는 기법을 개발하였다. 전체적인 확률계산 과정은 다음과 같다: 1) 고체로켓 모터의 고장모드에 영향을 주는 설계 변수선정 및 확률분포 부여, 2) 연소해석을 통한 로켓의 최대작동압력(maximum expected operating pressure, MEOP)의 확률분포 계산, 3) 케이스의 응력과 변형 형상을 구하기 위한 유한요소해석, 4) 3가지 고장함수에 대한 신뢰도예측의 수행, 계산의 편의를 위해 유한요소모델은 축대칭으로 가정하였고 볼트 체결 부의 접촉을 고려하였다. 효율적인 신뢰도예측을 위해 FORM(first-order reliability method) 기법을 통해 MPP(most probable failure point)를 탐색한 후, LHS(latin hypercube sampling)와 반응표면기법을 적용하여 고장모드를 다항식으로 근사화하며, 중요도 추출법을 적용하여 고장확률을 계산하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.205-214
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• 2019

본 연구에서는 경사식 방파제의 원호활동에 대한 하중저항계수 설계법을 개발하였다. 이를 위하여 국내 8개의 경사식 방파제의 설계 자료를 수집하였으며, 지반의 강도 및 단위중량, 피복제와 상치구조물의 단위중량, 상치구조물 상부에 재하되는 하중의 불확실성을 결정하였다. 다양한 해석변수의 불확실성에 대해 가장 취약한 원호활동면을 찾는 과정을 재현하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo Simulation)을 수행하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 결과는 신뢰성 분석을 위한 FORM(First-Order Reliability Method) 해석에 사용하였다. 신뢰성 분석 결과를 통해 목표신뢰도 지수에 따른 최적 하중 및 저항계수를 산정하였으며, 산정된 최적 하중 및 저항계수를 이용하여 본 연구에서 개발한 하중 및 저항 계수를 제시하였다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제4권3호
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• pp.135-140
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• 2003

In the deterministic optimization of a structural system, objective function, design constraints and design variables, are treated in a nonstatistical fashion. However, such deterministic engineering optimization tends to promote the structural system with lest reliability redundancy than obtained with conventional design procedures using the factor of safety. Consequently, deterministic optimized structures will usually have higher failure probabilities than unoptimized structures. Therefore, a balance must be developed between the satisfactions of the design requirements and the objectives of reducing manufacturing cost. This paper proposes the reliability-based design optimization (RBDO) technique, which enables the optimum design that considers confidence level for the vibration characteristics of structural system. Response surface method (RSM) is utilized to approximate the performance functions describing the system characteristics in the RBDO procedure. The proposed optimization technique is applied to the pillar section design considering natural frequencies of a vehicle structure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권9호
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• pp.71-80
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• 2013

본 연구에서는 다중 파괴모드를 고려한 사면의 신뢰도해석에 대하여 연구한다. 해석은 크게 두 부분으로 나뉜다. 첫 번째, Der Kiureghian과 Dakessian이 제안한 barrier method를 사용하여 시스템 신뢰도에 크게 영향을 미치는 중요 파괴모드를 연속적으로 탐색하여 찾아낸다. 둘째로, 찾아낸 중요 파괴모드들과 이에 해당하는 설계점들을 바탕으로 사면의 파괴확률을 계산한다. 다중 파괴모드를 갖는 사면의 신뢰도해석에서 파괴확률은 다중점 일차신뢰도법, Ditlevsen의 구간해법 및 몬테카를로 시뮬레이션 등을 이용하여 평가할 수 있다. 본 연구에서는 예제 해석을 통하여 이들 방법들의 비교연구를 수행하였다. 해석결과는 토사사면에 많은 수의 잠재적인 파괴면이 존재할 수 있지만, 사면의 시스템 파괴확률은 소수의 중요 파괴면에 의해 지배된다는 것을 보여준다. 따라서 토사사면의 시스템 신뢰도해석을 위해서 가장 중요한 단계는 모든 중요 파괴모드를 효율적인 방법에 의해서 탐색하여 결정하는 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.988-997
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• 2006

In this paper, a reliability-groundwater flow program is developed by coupling the 3-D finite element numerical groundwater flow program with first and second order reliability program. The numerical groundwater program developed called DGU-FLOW is verified by solving the examples of groundwater flow through the underground excavation and comparing the results with those of commercial MODFLOW 3D programs. Reliability routine of the program is also verified by comparing the probability of failure of the flow model from FORM/SORM with that of Monte-Carlo Simulation. The difference of out-flux and total head calculated near the bottom of the excavation using the deterministic 3D groundwater flow and the commercial programs was negligible. The reliability analysis of the groundwater flow showed that the probability of failure from the first and second order reliability method are quite close that of Monte-Carlo Simulation. Therefore, the developed program is considered effective for analyzing the groundwater flow with uncertainty in hydraulic conductivity of the soils.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.217-227
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• 1992

본 논문에서는 일계(一階) 및 이계(二階) 신뢰해석법(信賴解析法)을 이용 흙속으로의 오염물 이동을 해석할 수 있는 모델을 개발하였으며 오염이동 모델은 1차원 차분법과 2차원 유한요소법을 이용하였다. 일계(一階) 및 이계(二階) 신뢰성 해석법은 흙의 특성을 제한하는 가정사항이 필요치 않은 확률모델이며 본 해석으로부터 얻어지는 예민도(sensitivity)는 확률해에 큰 영향을 미치는 입력 매개변수에 대한 정보를 제공한다. 1차원 오염물 이동 신뢰성 해석으로 신뢰성해석 프로그램의 유용성과 정밀성을 검증하였으며, 연속 오염원의 2차원 해석과 농도 극한상태 함수를 이용하여 오염물 이동 경로상 지점의 입력변수가 신뢰성해석의 확률해(解)에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.260-267
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• 2016

Considering the effect of dynamic response amplification, a reliability analysis of an offshore wind turbine support structure under an earthquake is presented. A reliability analysis based on the dynamic response requires a large amount of time when using not only a level 3 approach but also level 2 such as a first order reliability method (FORM). Moreover, if a limit state is defined by using the maximum stress at a structural joint where stress concentration occurs, a three-dimensional element should be used in the finite element analysis. This makes the computational load much heavier. To deal with this kind of problem, two techniques are suggested in this paper. One is the application of a quasi-static structural analysis that takes the dynamic amplification effect into account. The other is the use of a stress concentration factor to estimate the maximum local stress. The proposed reliability analysis is performed using a level 2 FORM and verified using a level 3 simulation approach.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권3호
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• pp.369-379
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• 2023

Reliability-Based Design Optimization (RBDO) is an appropriate framework for obtaining optimal designs by taking uncertainties into account. Large-scale problems with implicit limit state functions and problems with discrete design variables are two significant challenges to traditional RBDO methods. To overcome these challenges, this paper proposes a hybrid method to perform RBDO of structures that links Firefly Algorithm (FA) as an optimization tool to advanced (finite element) reliability methods. Furthermore, the Genetic Algorithm (GA) and the FA are compared based on the design cost (objective function) they achieve. In the proposed method, Weighted Simulation Method (WSM) is utilized to assess reliability constraints in the RBDO problems with explicit limit state functions. WSM is selected to reduce computational costs. To performing RBDO of structures with finite element modeling and implicit limit state functions, a First-Order Reliability Method (FORM) based on the Direct Differentiation Method (DDM) is utilized. Four numerical examples are considered to assess the effectiveness of the proposed method. The findings illustrate that the proposed RBDO method is applicable and efficient for RBDO problems with discrete and continuous design variables and finite element modeling.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.537-549
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• 2001

본 논문은 강 뼈대 구조물의 보-기둥 접합부의 사실적인 상태를 묘사하기 위하여 부분구속 접합부(Partially Restrained (PR) connections)를 고려한 지진하중 상태하의 신뢰성 해석과 접합부 및 그들에 내재된 불확실성이 구조물의 위험도에 미치는 영향에 관한 연구이다. 신뢰성해석을 위하여 응답면기법(Response Surface Method), 유한요소법(Finite Element Method), 일차신뢰도법(First Order Reliability Method), 그리고 반복선형보간 기법(Iterative Linear Interpolation Scheme)을 효과적으로 결합한 추계유한요소법(Stochastic Finite Element Method)을 제안하였다 일반적으로 모멘트-상대회전각 곡선에 의해서 표현되는 보-기둥에 대한 부분구속 접합부(PR connections)의 거동이 본 논문에서는 네 개의 매개변수를 사용하는 리차드 모델(Four-parameter Richard Model)을 사용하여 모사하였다. 지진하중에 대하여, 부분구속 접합부에서의 재하(Loading), 제하(Unloading) 및 재재하(Reloading) 거동은 모멘트-상대회전각 곡선과 Masing법칙을 사용하여 표현하였다. 시간영역에서 지진가속도를 구조물에 작용시킴으로써 지진하중의 사실적인 재현을 도모하였다. 다양한 주요 비선형성의 원인들을 고려한 부분구속 접합부를 가지는 강 뼈대 구조물의 신뢰성해석이 지진위험도를 평가하기 위하여 수행되었다. 제안된 기법의 명확한 이해를 돕기 위하여 한 예제를 제시하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제17권2호
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• pp.131-141
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• 2019

Structural control systems have uncertainties in their structural parameters and control devices which by using reliability analysis, uncertainty can be modeled. In this paper, reliability of controlled structures equipped with semi-active Magneto-Rheological (MR) dampers is investigated. For this purpose, at first, the effect of the structural parameters and damper parameters on the reliability of the seismic responses are evaluated. Then, the reliability of MR damper force is considered for expected levels of performance. For sensitivity analysis of the parameters exist in Bouc- Wen model for predicting the damper force, the importance vector is utilized. The improved first-order reliability method (FORM), is used to reliability analysis. As a case study, an 11-story shear building equipped with 3 MR dampers is selected and numerically obtained experimental data of a 1000 kN MR damper is assumed to study the reliability of the MR damper performance for expected levels. The results show that the standard deviation of random variables affects structural reliability as an uncertainty factor. Thus, the effect of uncertainty existed in the structural model parameters on the reliability of the structure is more than the uncertainty in the damper parameters. Also, the reliability analysis of the MR damper performance show that to achieve the highest levels of nominal capacity of the damper, the probability of failure is greatly increased. Furthermore, by using sensitivity analysis, the Bouc-Wen model parameters which have great importance in predicting damper force can be identified.