• Wind and Structures
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• 제14권5호
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• pp.413-434
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• 2011

Without output covariance estimation, one reference-based Stochastic Subspace Technique (SST) for extracting modal parameters and flutter derivatives of bridge deck is developed and programmed. Compared with the covariance-driven SST and the oscillation signals incurred by oncoming or signature turbulence that adopted by previous investigators, the newly-presented identification scheme is less time-consuming in computation and a more desired accuracy should be contributed to high-quality free oscillated signals excited by specific initial displacement. The reliability and identification precision of this technique are confirmed by a numerical example. For the 3-DOF sectional models of Sutong Bridge deck (streamlined) and Suramadu Bridge deck (bluff) in wind tunnel tests, with different wind velocities, the lateral bending, vertical bending, torsional frequencies and damping ratios as well as 18 flutter derivatives are extracted by using SST. The flutter derivatives of two kinds of typical decks are compared with the pseudo-steady theoretical values, and the performance of $H_1{^*}$, $H_3{^*}$, $A_1{^*}$, $A_3{^*}$ is very stable and well-matched with each other, respectively. The lateral direct flutter derivatives $P_5{^*}$, $P_6{^*}$ are comparatively more accurate than other relevant lateral components. Experimental procedure seems to be more critical than identification technique for refining the estimation precision.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.218-226
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• 2020

해상풍력터빈 하부구조물은 중요한 기능의 수행, 접근성의 제약 등으로 인하여 건전성 모니터링을 통한 효과적 유지관리가 필요하다. 본 연구에서는 해상풍력터빈 트라이포드 하부구조물의 건전성 모니터링을 위한 기저모델개선 및 결함추정 기법을 실험적으로 연구한다. 우선 하부구조물 건전성 모니터링을 위한 절차를 제안한 후 이 과정을 트라이포드 하부구조물 축소모형에 대하여 적용한다. 즉, 축소모형에 대한 초기 기저모델을 수치적으로 수립한 후 모드특성을 추정하고, 건전상태 진동실험 결과로부터 구한 고유주파수와 모드형상을 기준으로 기저모델을 개선하는데, 이때 구조물의 경계조건을 고려하고 신경망기법을 이용한다. 이후, 개선된 기저모델을 이용하여 신경망의 훈련패턴을 생성하고, 손상상태 진동실험 결과로부터 구한 모드특성을 훈련된 신경망에 입력함으로써 결함을 추정한다. 유효고정부 모델을 이용하여, 건전상태에서 측정된 모드특성에 맞추어 합리적으로 기저모델을 수립할 수 있었다. 또한, 축소모형에 대한 손상실험을 수행하였는데, 4가지 손상경우에 대하여 손상을 추정한 결과, 합리적으로 손상위치를 추정할 수 있었으며, 실제 손상정도가 심해질수록 손상정도 추정치도 증가하였다. 그러나 손상정도가 상대적으로 미소한 경우, 해당 손상위치가 판정은 되지만 다른 위치와 비교하여 확실한 손상위치의 식별이 어려웠다. 향후, 이러한 미소손상 추정 및 손상정도 추정치의 강성감소에 대한 정량화 등에 대한 후속연구가 수반된다면, 해상풍력터빈 트라이포드 하부구조물의 건전성 모니터링에 제안 기법을 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권4호
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• pp.299-307
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• 2011

The offshore plants such as FPSO are subjected to combination loading of environmental conditions (swell, wave, wind and current). Therefore the fatigue damage is occurred in the operation time because the units encounter the environmental phenomena and the structural configurations are complicated. This paper is a research for frequency domain fatigue analysis of wide-band random loading focused on accuracy of fatigue damage estimation regarding the proposed methods. We selected ideal bi-modal spectrum. And comparison between time-domain fatigue analysis and frequency-domain fatigue analyses are conducted through the fatigue damage ratio. Fatigue damage ratios according to Vanmarcke's bandwidth parameter are founded for wide-band. Considering safety, we recommend that Jiao-Moan and Tovo-Benasciutti methods are optimal way at the fatigue design for wide-band response. But, it is important that these methods based on frequency-domain unstably change the accuracy according to the material parameter of S-N curve. This study will be background and guidance for the new frequency-domain fatigue analysis development in the future.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권3호
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• pp.380-393
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• 2015

This study presents how we can evaluate stereo camera systems for the structural deformation monitoring. A stereo camera system, consisting of a set of stereo cameras and reflective markers attached on the structure, is introduced for the measurement and the stereo pattern recognition (SPR) method is utilized for the full-field structural deformation estimation. Performance of this measurement system depends on many parameters including types and specifications of the cameras, locations and orientations of them, and sizes and positions of markers; it is difficult to experimentally identify the effects of each parameter on the measurement performance. In this study, a simulation framework for evaluating performance of the stereo camera systems with various parameters has been developed. The maximum normalized root-mean-square (RMS) error is defined as a representative index of stereo camera system performance. A plate structure is chosen for an introductory example. Its several modal harmonic vibrations are generated and estimated in the simulation framework. Two cases of simulations are conducted to see the effects of camera locations and the resolutions of the cameras. An experimental validation is carried out for a few selected cases from the simulations. Using the simultaneous laser displacement sensor (LDS) measurements as the reference, the measurement errors are obtained and compared with the simulations.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권5호
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• pp.667-683
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• 2009

FE model-based dynamic analysis has been widely used to predict the dynamic characteristics of civil structures. In a physical point of view, an FE model is unavoidably different from the actual structure as being formulated based on extremely idealized engineering drawings and design data. The conventional model updating methods such as direct method and sensitivity-based parameter estimation are not flexible for model updating of complex and large structures. Thus, it is needed to develop a model updating method applicable to complex structures without restriction. The main objective of this paper is to present the model updating method based on the hybrid genetic algorithm (HGA) by combining the genetic algorithm as global optimization method and modified Nelder-Mead's Simplex method as local optimization method. This FE model updating method using HGA does not need the derivation of derivative function related to parameters and without application of complicated inverse analysis methods. In order to allow its application on diversified and complex structures, a commercial FEA tool is adopted to exploit previously developed element library and analysis algorithms. Moreover, an output-level objective function making use of measurement and analytical results is also presented to update simultaneously the stiffness and mass of the analysis model. The numerical examples demonstrated that the proposed method based on HGA is effective for the updating of the FE model of bridge structures.

• Smart Structures and Systems
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• 제11권1호
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• pp.19-34
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• 2013

The objective of this paper is to develop on-line system parameter estimation and damage detection technique from the response measurements through using the Recursive Covariance-Driven Stochastic Subspace identification (RSSI-COV) approach. To reduce the effect of noise on the results of identification, discussion on the pre-processing of data using recursive singular spectrum analysis (rSSA) is presented to remove the noise contaminant measurements so as to enhance the stability of data analysis. Through the application of rSSA-SSI-COV to the vibration measurement of bridge during scouring experiment, the ability of the proposed algorithm was proved to be robust to the noise perturbations and offers a very good online tracking capability. The accuracy and robustness offered by rSSA-SSI-COV provides a key to obtain the evidence of imminent bridge settlement and a very stable modal frequency tracking which makes it possible for early warning. The peak values of the identified $1^{st}$ mode shape slope ratio has shown to be a good indicator for damage location, meanwhile, the drastic movements of the peak of $2^{nd}$ mode slope ratio could be used as another feature to indicate imminent pier settlement.

• 한국정밀공학회지
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• 제19권1호
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• pp.119-126
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• 2002

In this paper, we present a new approach based on an elitist genetic algorithm for the task of aligning the position of a robot gripper using CCD cameras. The vision-based control scheme for the task of aligning the gripper with the desired position is implemented by image information. The relationship between the camera space location and the robot joint coordinates is estimated using a camera-space parameter modal that generalizes known manipulator kinematics to accommodate unknown relative camera position and orientation. To find the joint angles of a robot manipulator for reaching the target position in the image space, we apply an elitist genetic algorithm instead of a nonlinear least square error method. Since GA employs parallel search, it has good performance in solving optimization problems. In order to improve convergence speed, the real coding method and geometry constraint conditions are used. Experiments are carried out to exhibit the effectiveness of vision-based control using an elitist genetic algorithm with a real coding method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권1호
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• pp.25-41
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• 2012

Kriging surrogate model provides explicit functions to represent the relationships between the inputs and outputs of a linear or nonlinear system, which is a desirable advantage for response estimation and parameter identification in structural design and model updating problem. However, little research has been carried out in applying Kriging model to crack identification. In this work, a scheme for crack identification based on a Kriging surrogate model is proposed. A modified rectangular grid (MRG) is introduced to move some sample points lying on the boundary into the internal design region, which will provide more useful information for the construction of Kriging model. The initial Kriging model is then constructed by samples of varying crack parameters (locations and sizes) and their corresponding modal frequencies. For identifying crack parameters, a robust stochastic particle swarm optimization (SPSO) algorithm is used to find the global optimal solution beyond the constructed Kriging model. To improve the accuracy of surrogate model, the finite element (FE) analysis soft ANSYS is employed to deal with the re-meshing problem during surrogate model updating. Specially, a simple method for crack number identification is proposed by finding the maximum probability factor. Finally, numerical simulations and experimental research are performed to assess the effectiveness and noise immunity of this proposed scheme.

• 대한교통학회지
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• 제10권1호
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• pp.55-62
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• 1992

교통수요는 교통정책 및 교통시설 계획의 수립 및 평가에 중요한 영향을 미치게 되므로 교통수요의 예측은 교통연구에서 중요한 부문을 차지하고 있다. 도로밑에 설치된 전자차량감지기(Electronic Vehicle Detector)로부터 자동 수집된 링크 교통량 자료(Traffic Counts)를 주요 입력자료로 이용하여 계획지역의 기종점 통행표(Origin Destination Trip Matrix)를 작성할 수 있는 기법 들이 최근 수년동안 많이 발달하게 되었다. 이러한 새로운 기법들은 가구조사(Home Inteview), 노변면접조사(Road-Side Interview)등을 토하여 조사된 자료를 기초로하는 전통적은 4단계 교통수요추정방법(Conventional 4-Stage Estimation Method)-통행발생(Generation), 통행분포(Distribution), 수단선택(Modal Split), 교통배분(Assignment)-과 비교하여 첫째로 정확도가 높은 링크 교통량 자료를 별도의 조사를 거치지 않고서도 수집이 가능하기 때문에 조사비용이 거의 들지 않아도 되어 경제적이고, 둘째로 전통적인 수요예측방법들에서 요구되어지는 복잡한 모형수립 및 계수조정(Parameter Calibration)이 필요하지 않아 간편하고 셋째로 오래전에 작성된 기종점 통행표를 단순히 링크 교통량 자료만을 이용하여 쉽게 보완할 수 있어 지속적인 자료의 축적(Data Age-ing)이 가능하며 더 나아 가서 소위 연속적인 교통 계획 및 교통시설관리(Continuous Transport Planning and Management)를 가능케 하는 등의 여러 장점 때문에 많은 주목을 받아 오고 최근 몇 년이 꾸준히 실무에 유용하게 적용이 되고 있는 실정이다. 본 연구는 링크 교통량자료를 이용하여 기종점 통행표를 작성하기 위하여 개발된 기존의 여러 기법들 가운데 특히 용량제약조건(Capacity-Restrained Condition)하에서 기존의 방법들을 상호 검토한 후 Wardrop의 교통망 평형원칙(Wardrop's First Network Equilibrium Principle)을 만족하는 새로운 추정기법을 제의하고 이의 시험결과를 논의하는 것을 주요내용으로 한다. 링크 교통량 자료를 이용하여 기종점 통행표를 작성하는 기법들의 근본 목표는 조사된 링크 교통량(Ob-served Traffic Counts)에 가장 근접한 교통망 통행 배정 링크 교통량(Assigned Link Volumes)을 재현(Re-producing)할 수 있는 기종점 통행표들 중에서 최적의 기종점 통행표를 발견하는 것이다. 따라서 교통망에서 통행자의 여행 경로 배정을 가장 잘 반영할 수 있는 현실적인(Realistic) 교통망 통행 배정 모형(Net-work Traffic Assignment Model)의 선택은 중요한 요소가 되며 특히 교통망에 교통체증(Traffic Conges-tion)이 심할 경우 교통망 통행자 평형조건(Network Traffic Equilibrium Condition)을 고려하기 위한 특별한 처리가 요구되어진다. 본 연구는 Whllumsen(Hall, Van Vliet and Willumsen, 1980)에 의하여 개발된 ME2(Maximum Entropy Matrix Estimation)기법에서 반복식 추정방법(Sequential Estimation Method)을 사용할 경우 Wardrop의 평형조건을 만족하는 기종점 통행표를 구할 수 없다는 단점을 극복하기 위한 방안으로서 엔트로피 극대화문제와 교통망 평형 조건(Entropy Maximisation and Network Equilibrium Condition)의 두 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 수식모형과 이를 풀기 위한 알고리즘(Simultaneous Solution Algorithm)을 제의하였다. 제의된 수식모형과 알고리즘을 예제 교통망(Example Network)을 이용한 시험하고 그 결과를 ME2 의 반복식 추정 방법으로부터 구한 기종점 통행표와 비교 검토하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.574-577
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• 2007

본 논문에서는 실 시공 중인 PSC 교량에 대하여 풍하중에 의한 상시 진동 계측 자료을 기반으로, 교량의 동특성(고유진동수, 모드형상)을 추정하였으며, 이를 바탕으로 대상 교량의 탄성계수를 추정하여 정적 계측을 통한 탄성계수 결과와 비교하였다. 본 논문에서 사용한 동특성 추정 기법은, 대표적인 주파수 영역 해석 방법인 Frequency Domain Decomposition(FDD) 방법과 시간영역 해석 방법인 Stochastic Subspace Identification(SSI) 방법을 이용하였다. 탄성계수 추정은 유한요소모델과 계측 결과를 이용하여 두 개의 결과 차이가 수렴하도록 하는 반복 계산을 통해 탄성계수를 추정하였다. 우선, 탄성계수 추정 기법의 검증을 위해, 수치 해석을 통하여 그 기법을 검증하였으며, 해석 결과 정확한 탄성계수값을 추정하였으며, 이를 통해 본 논문에서 적용한 탄성계수 추정법에 대한 신뢰도를 확인하였다. 이를 바탕으로 사용된 추정 기법을 실 교량에 적용하기 위해 실제 상시 진동 계측 값을 바탕으로 실교량의 동특성 및 탄성계수를 추정하였다. FDD 및 SSI 기법을 통한 모드 해석 결과, 두 기법 모두 유사한 결과를 나타내어 FDD 및 SSI 두 방법에 대한 결과의 신뢰도를 확인 할 수 있었다. 추정 탄성계수 값은 거더 단면내 설치한 응력계 및 변형률계를 통한 계측 결과값의 범위 내에 있음을 확인하였다. 따라서 본 논문에서 적용한 교량의 상시 진동 데이터를 바탕으로 한동특성 및 탄성계수 추정법이 구조물의 대략적인 탄성계수 및 이에 따른 구조물의 전체적인 건전도를 파악하는데 도움이 되리라 생각된다.