• 제목/요약/키워드: Numerical inversion

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파형역산 기법을 이용한 수중표적 탐지 연구 (A Study on the Underwater Target Detection Using the Waveform Inversion Technique)

  • 배호석;김원기;김우식;최상문
    • 한국음향학회지
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    • 제34권6호
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    • pp.487-492
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    • 2015
  • 중주파수 및 고주파수 대역을 이용한 근거리 수중표적 탐지와 식별 기술은 이미 성숙단계에 있으나, 수중 위협세력의 은닉화 및 고속화에 따른 저주파수 대역을 이용한 원거리 탐지 요구가 새롭게 대두되고 있다. 본 논문에서 소개할 파형역산 기술은 최근 국내외 석유탐사 관련 학계 및 업계에서 매우 각광받는 최신 기술로, 저주파수 대역을 이용하여 해저 수 킬로미터 이상의 해저 지층을 고해상도로 구축하는 수치해석 기법이다. 이러한 파형역산 기술을 응용하여 작전 해역에서의 해저지층을 영상화하는 동시에, 수중에 위치하는 인공표적의 탐지 가능성을 확인하였다. 본 제안 기술은 인공표적의 형상뿐만 아니라 음파속도 등의 물성정보를 정확하게 추정할 수 있기 때문에 오탐지 확률을 획기적으로 줄일 수 있으리라 기대된다.

현장시험을 통해 지반의 비선형 전단탄성계수를 산정하기 위한 역해석방법의 개발 (Development of Inversion Analysis Framework to Determine Nonlinear Shear Moduli of Soils In Situ)

  • 안재훈
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제8권3호
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    • pp.87-93
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    • 2008
  • 지반의 비선형 전단탄성계수를 결정하기 위한 현장시험에서는, 먼저 지반과 원형기초에 지오폰을 설치하고, 기초에 대형 진동발생장치를 이용하여 진동하중을 가한다. 이 때, 지오폰으로부터 지반과 기초의 거동을 측정하고, 본 거동을 분석하여 전단탄성 계수와 해당 전단변형률을 결정할 수 있다. 본 논문에서는 현장시험결과로부터 지반의 선형, 비선형 전단탄성계수를 결정하기위한 역해석 과정의 필요성과 그 개발에 초점을 맞추었다. 제안된 역해석 과정은 비선형 최소자승법을 근간으로 하며, 거동이 계측되지 않는 곳의 지반의 비선형성을 고려하기 위하여 이중 반복루프를 사용하였다. 역해석 과정의 적용성을 검토하기 위하여 일련의 수치해석을 수행하였으며, 또한 역해석 적용의 예제를 보였다. 제안된 방법은 현장지반의 전단탄성계수 분포의 변화가 극심하지 않은 경우에는 전반적으로 우수한 적용성을 보이지만, 해석대상 지반의 전단파속도 분포가 역해석의 정확성에 영향을 수 있으므로, 예비 역해석을 통해 산출될 오차를 정량화 하는 것이 필요하다.

하이브리드 발견적 탐색기법을 이용한 천부 굴절법 자료의 파형역산 (Waveform inversion of shallow seismic refraction data using hybrid heuristic search method)

  • Takekoshi, Mika;Yamanaka, Hiroaki
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제12권1호
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    • pp.99-104
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    • 2009
  • 본 연구에서는 천부 토양층의 2차원 불균질 S파 단면을 결정하기 위해 천부 굴절법 탐사로부터 얻은 SH파 자료에 대한 파형역산 기법을 제안한다. 2차원 매질에서 SH파의 전파를 모사하기 위해 2.5차원 파동 방정식을 사용한다. 합성탄성파를 계산하기 위해 공간축으로 4차, 시간축으로 2차 근사한 staggered grid 유한차분법을 사용하여 파동 방정식을 푼다. 계산된 파형과 측정 파형의 잔여오차로 정의되는 목적함수를 하이브리드 발견적 탐색기법에 의해 최소화한다. 2차원 지하구조 모형은 각기 다른 심도 경계면을 갖는 블록과 블록 내부의 S파 속도에 의해 매개화한다. 수치실험은 암영층파 불규칙한 경계를 갖는 모델에 대해 백색잡음을 추가한 합성 SH파 자료를 이용하여 수행하였다. 지표 굴절법 자료로부터 암영층을 포함한 구조를 적절한 계산시간 내에 영상화할 수 있었다

초동 주시 측정 오차로 제어된 공대공 주시 토모그래피 사례연구 (A Case Study on the Cross-Well Travel-Time Tomography Regulated by the Error in the Measurement of the First Arrival Time)

  • 이두성
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제12권3호
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    • pp.233-238
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    • 2009
  • 시추공 주시 토모그래피의 주요 요소 중 하나인 초동주시의 측정오차 정보를 사용한 주시 토모그래피 법을 제안하고, 이 역산 방법을 실제 시추공 탐사 자료에 적용하는 실험을 수행 하였다. 제안된 역산방법은 2단계 제어 처리 공정이다. 1) 성취하고자하는 속도 영상의 분해능에 기초하여 측정 주시의 허용 오차한계를 설정하고 측정오차가 오차한계 이상인 기록은 역산에서 제외한다. 2) 반복역산 과정에서 계산된 주시 차 중에서 해당기록의 측정오차 보다 작은 주시 차를 0(영) 처리함으로써 무의미한 수치가 누적되어 속도 개선에 기여함을 방지한다. 모든 기록을 사용한 속도영상과 제어역산으로 도출한 속도영상을 비교한 결과에 의하면, 제어 역산으로 도출한 속도영상에서 수치잡음이 상대적으로 적게 표출되었다. 그리고 Fermat 원리에 의하면, 이 영상이 보다 현실가능성이 높은 속도모델임을 확인하였다.

유전 알고리즘을 활용한 완전파형역산 기법의 층상 반무한 지반 전단파 속도 추정 (Estimation of Shear-Wave Velocities of Layered Half-Space Using Full Waveform Inversion with Genetic Algorithm)

  • 이진호;이세혁
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제34권4호
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    • pp.221-230
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    • 2021
  • 전역 최적화 문제의 해를 유전 알고리즘을 사용하여 얻어 완전파형역산을 수행하고 층상 반무한체의 물성치를 추정하는 기법을 제안한다. 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 동적 응답을 측정하고, 이를 추정 물성치를 사용하여 계산된 응답과 비교한다. 응답의 추정치는 mid-point integrated finite element와 perfectly matched discrete layer를 사용하여 구성된 thin-layer model로부터 얻는다. 전역 최적화 문제의 목적 함수는 응답의 관측치와 추정치의 차이에 대한 L2-norm으로 계산된다. 유전 알고리즘을 사용하여 전역 최적화 문제의 해를 구하여 완전파형역산을 수행한다. 제안된 기법을 기본 진동 모드 뿐만이 아니라 고차 진동 모드도 우세한 다양한 층상 반무한 매질에 적용하여, 측정치가 잡음을 포함하지 않는 경우와 포함하는 경우 모두에 대해서 제안된 완전파형역산 기법은 층상 반무한체의 재료 특성을 추정하는데 적합함을 확인할 수 있다.

The contact loads inversion between surrounding rock and primary support based on dynamic deformation curve of a deep-buried tunnel with flexible primary support in consideration

  • Jian Zhou;Yunliang Cui;Xinan Yang;Mingjie Ma;Luheng Li
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제36권6호
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    • pp.575-587
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    • 2024
  • The contact pressure between the surrounding rock and the support is an important indicator of the surrounding rock pressure. There has been a bottleneck in the prediction of contact loads between surrounding rock and primary support in deep-buried mountain tunnels. The main reason is that a reliable method wasn't existed to quantify the contact loads. This study had been taken into account the flexible support role of the primary support, and the fitting curve of surrounding rock deformation for dynamic tunnel construction was proposed. New formulas for the calculation of contact loads between surrounding rock and primary support were obtained by inversion. Comparative analysis of the calculation results with numerical simulation verified the reliability of the calculation method in this study. It can be seen from the analyses that the contact load between surrounding rock and primary support increases, remains unchanged and decreases during acceleration, uniform velocity and deceleration, respectively, and the deformation of the surrounding rock in the acceleration and deceleration stages cannot completely converted into contact loads. The contact loads between surrounding rock and primary support of medium-strength and weak surrounding rock tunnels are generally within 150 kPa and 1 MPa, respectively. For tunnels with weak surrounding rock, advanced support can be installed to reduce the unique release coefficient λ0 and the value of the constant D, with the purpose of reducing the contact loads between surrounding rock and primary support. Changes in support parameters have a small effect on the contact loads between surrounding rock and primary support, but increase or decrease the safety factor, resulting in a waste of resources or a situation that threatens the safety of the support. The results of this research provide guidance for the prediction of contact loads between surrounding rock and primary support for dynamic tunnel construction.

전익형 무인항공기의 복합손상을 고려한 적응형 신경망 제어기 설계 연구 (Adaptive Neural Network Controller Design for a Blended-Wing UAV with Complex Damage)

  • 김기준;안종민;김승균;석진영
    • 한국항공우주학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.141-149
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    • 2018
  • 본 논문에서는 전익형 무인항공기의 복합손상을 고려한 신경망 적응제어기 연구 결과를 기술하였다. 여기서 복합손상이란 무인항공기의 주익과 수직미익의 동시 손상을 의미한다. 시뮬레이션을 통하여 종/횡축 불안정성과 비행역학 특성을 확인하였다. 이를 바탕으로 두 가지 형태의 역변환 제어기 기반 적응형 신경망 제어기를 설계하였다. 또한 두 가지 역변환 제어기 구조에 따라 무인항공기의 복합 손상 시 제어 성능 분석을 수행하였다. 역변환 제어기 구조에 따라서 일반 상황과 손상 상황에서 성능 차이를 확인하였다. 최종적으로 무인기에 발생된 복합손상으로 인한 항공기의 불안정성은 적용된 제어기를 통하여 극복할 수 있음을 확인하였다.

Memory response in elasto-thermoelectric spherical cavity

  • El-Attar, Sayed I.;Hendy, Mohamed H.;Ezzat, Magdy A.
    • Coupled systems mechanics
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    • 제9권4호
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    • pp.325-342
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    • 2020
  • A mathematical model of electro-thermoelasticity subjected to memory-dependent derivative (MDD) heat conduction law is applied to a one-dimensional problem of a thermoelectric spherical cavity exposed to a warm stun that is an element of time in the presence of a uniform magnetic field. Utilizing Laplace transform as an instrument, the issue has been fathomed logically within the changed space. Numerical inversion of the Laplace transform is carried for the considered distributions and represented graphically. Some comparisons are shown in the figures to estimate the effects of MDD parameters and thermoelectric properties on the behavior of all considered fields.

Fractional order GL model on thermoelastic interaction in porous media due to pulse heat flux

  • Alzahrani, Faris S.;Abbas, Ibrahim A.
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제23권3호
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    • pp.217-225
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    • 2020
  • In this paper, the thermoelastic interactions in a two-dimension porous body are studied. This problem is solved by using the Green and Lindsay (GL) generalized thermoelasticity model under fractional time derivative. The derived approaches are estimated. with numeral results which are applied to the porous mediums in simplifying geometrical. The bounding plane surface of the present half-space continuum is subjected to a pulse heat flux. We use the Laplace-Fourier transforms methods with the eigenvalues approach to solve the problem. The numerical solutions for the field functions are obtained numerically using the numerical Laplace inversion technique. The effects of the fractional parameter and the thermal relaxation times on the temperature field, the displacement field, the change in volume fraction field of voids distribution and the stress fields have been calculated and displayed graphically and the obtained results are discussed.

Axisymmetric analysis of multi-layered transversely isotropic elastic media with general interlayer and support conditions

  • Lee, J.S.;Jiang, L.Z.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제2권1호
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    • pp.49-62
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    • 1994
  • Based on the transfer matrix approach and integral transforms, a solution method is developed for the stress analysis of axisymmetrically loaded transversely isotropic elastic media with generalized interlayer and support conditions. Transfer functions (Green's functions in the transformed domain) are obtained in explicit integral form. For several problems of practical interest with different loading and support conditions, solutions are worked out in detail. For the inversion operation, an efficient technique is introduced to remedy the slow convergence of numerical integrals involving oscillating functions. Several illustrative examples are considered and numerical results are presented.