• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.571-572
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• 2007

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.649-653
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• 2014

대부분의 신뢰성 기반 최적설계는 최적설계 과정에서 설계점이 이동함에도 불구하고 설계변수의 불확실성은 변하지 않는다. 하지만 실제 문제에서 설계변수의 값에 따라 불확실성이 변하는 경우가 있다. 예를 들어 철판의 두께가 설계변수이고, 철판의 제작공차가 불확실성인 경우, 철판의 두께에 따라 철판의 제작공차가 달라지기 때문에 설계변수의 값에 따라 그 값의 불확실성이 변한다. 본 연구에서는 설계변수의 값에 따라 불확실성이 변하는 것을 변동 불확실성으로 정의하고, 이를 신뢰성 기반 최적설계에 적용하는 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계 기법을 제안한다. 수학예제에서 변동 불확실성을 고려하지 않은 신뢰성 기반 최적설계와 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계의 비교를 통해 제안한 방법의 필요성을 확인한다. 또한 엔진 크래들의 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계를 통해 제안한 방법의 유용성을 확인한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1067-1074
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• 2010

본 연구에서는 이중 쐐기형 초음속 흡입구의 압력회복률에 대한 신뢰성 최적설계를 수행하였다. 주어진 설계영역에서 다양한 설계변수의 불확실성을 고려하여 흡입구의 압력회복률을 확률적으로 모델링하였으며, 목적함수로는 흡입구 항력을 선정하였다. 신뢰성 최적설계에 앞서 전산해석비용을 줄이기 위해 실험계획법과 크리깅 모델을 이용하여 적절한 설계공간을 탐색하였다. 신뢰성 기법의 정확도 검증을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였으며 이 결과를 신뢰성 기법 결과가 잘 추종함을 확인하였다. 신뢰성 기반 최적설계를 수행한 결과, 설계변수의 불확실성을 고려함으로써 시스템의 신뢰성을 확보하였다. 시스템 설계의 다양한 불확실성을 고려하기 위해서는 신뢰성 기반 최적설계가 유용한 접근방법임을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.413-419
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• 2008

확정론적 최적설계에서는 설계변수의 변동이나 불확실성 등을 최적화 과정에서 고려하지 않는다. 신뢰성 최적설계는 설계변수의 임의성을 체계적인 확률 및 통계이론을 적용하여 생산품의 안정성을 보다 정밀하고 합리적으로 다룬다. 본 논문에서 설계변수를 확률변수로 취급하여 실제 제작시의 제작오차를 고려한 표준편차를 주었으며, 설계변수의 평균에 대한 표준편차를 기존의 고정된 값을 사용하지 앉고 평균과 표준편차의 관계가 오목함수로 나타나도록 하였다 즉, 설계변수의 평균이 달라짐에 따라 표준편차도 변동계수만큼 변하도록 하였다. 신뢰성해석은 불변 2차 모멘트 방법을 이용하고 신뢰성을 구하는 방법은 신뢰도 지수 접근방법의 개선된 일계 2차 모멘트 방법을 이용하여 신뢰성을 구하였다. 두 가지 예제를 통해 확정론적 최적설계, 신뢰성 최적설계와 표준편차의 변동을 고려한 신뢰성 최적설계의 값을 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.45-52
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• 2009

기존의 구조물의 설계에서는 안전성 및 경제성 등을 향상시키기 위해서 시방서에 명시된 설계지침을 제약조건으로 하여 확정론적 최적설계를 수행하는 것이 일반적이다. 하지만, 구조물의 설계에는 본질적으로 재료성질, 작용하중 및 시공오차 등의 불확실성이 내포되어 있으며, 이러한 불확실성과 경제성을 동시에 고려한 설계가 보다 더 합리적인 설계라 할 수 있다. 기존의 확정론적 최적설계에서는 이러한 불확실성을 고려하기 위하여 결정론적인 안전율을 도입하여 설계하지만, 이러한 경우 각 한계상태 및 파괴모드에 대한 일관된 안전성 및 신뢰도 수준을 확보하지 못한다. 최근에 이러한 불확실성 및 경제성을 동시에 고려하는 신뢰도 기반 최적설계에 대한 연구가 수행되고 있다. 신뢰도 기반 최적설계는 확률구속조건을 평가하는 방법에 따라 RIA(reliability index approach) 및 PMA(performance measure approach)로 구분된다. 일반적으로 PMA가 RIA 보다 안정성 및 효율성 측면에서 더 우수하다는 비교연구가 수행된 바 있다. 하지만 아직도 대형구조해석을 필요로 하는 경우에는 계산비용이 과다하여 최적설계가 불가능하므로 보다 개선된 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 계산비용을 줄이면서도 안정적으로 수렴하는 개선된 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 제안한다. PMA에 적합한 응답면 기법을 개발하였으며, 한계상태식의 근사는 이동최소자승근사법을 사용하였다. 이로부터 더 적은 표본점의 추출만으로 더욱더 정확한 응답면 함수를 얻게 되어 정확도 및 효율성을 개선할 수 있었다. 수학적 문제 및 10-bar truss 문제에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과, 수렴성 및 효율성 측면에서 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.163.1-163.1
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• 2005

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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• pp.259-262
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• 2006

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권6호
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• pp.1099-1120
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• 2014

In this paper, reliability-based design optimization (RBDO) of structures is addressed. For this purpose, the global search and optimization capabilities of genetic algorithm (GA) are combined with the efficiency and reasonable accuracy of an advanced moment-based finite element reliability method. For performing RBDO, three variants of GA including a real-coded, a binary-coded and an improved binary-coded GA are developed. In these methods, GA performs (finite element) reliability analyses to evaluate reliability constraints. For truss structures which include finite element modeling, reliability constraints are evaluated using finite element reliability analysis. Response sensitivity required for finite element reliability analysis is obtained by direct differentiation method (DDM) rather than finite difference method (FDM). The proposed methods are examined within four standard test examples and real-world design problems. The results illustrate the superiority and efficiency of the improved binary-coded GA. Results also illustrate that DDM significantly reduces the computational cost and improves the efficiency of the optimization procedure.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권4호
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• pp.701-721
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• 2016

Base isolation is a well-established passive strategy for seismic response control of buildings. In this paper, an efficient framework is proposed for reliability-based design optimization (RBDO) of isolated buildings subjected to uncertain earthquakes. The framework uses reduced function evaluations method, as an efficient tool for structural reliability analysis, and an efficient optimization algorithm for optimal structural design. The probability of failure is calculated considering excessive base displacement, superstructure inter-storey drifts, member stress ratios and absolute accelerations of floors of the isolated building as failure events. The behavior of rubber bearing isolators is modeled using nonlinear hysteretic model and the variability of future earthquakes is modeled by applying a probabilistic approach. The effects of pulse component of stochastic near-fault ground motions, fixity-factor of semi-rigid beam-to-column connections, values of isolator parameters, earthquake magnitude and epicentral distance on the performance and safety of semi-rigidly connected base-isolated steel framed buildings are studied. Suitable RBDO examples are solved to illustrate the results of investigations.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.487-494
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• 2014

Deep-seabed test miner operated by a self-propelled mining system moving on soft soil is an essential device to secure floating and towing performances. The performances of the tracked vehicle are seriously influenced by noise factors such as the shear strength of the seafloor, bottom current, seafloor slope, speed of tracked vehicle, reaction forces of flexible hose, steering ratio, etc. Due to uncertainties related to noise factors, the design of a deep-sea manganese nodules test miner that satisfies target reliabilities is difficult. Therefore, reliability-based design optimization (RBDO) is required to guarantee system reliability under circumstances where uncertainties related to noise factors prevail. Among noise factors, the bottom current, a bimodal distribution, is censored due to the observation limit of measurement devices. Therefore, estimated distribution of the bottom current is inaccurate without considering these characteristics and the result of RBDO cannot be guaranteed. In this paper, we define censored data as unknown values over the limit of observation. If this data is estimated by using Akaike information criterion (AIC) that cannot consider the characteristics of censored data, the distribution of estimated data cannot guarantee accurate reliability. Therefore, censored AIC that can consider the characteristics of data is used to estimate accurate distribution of the bottom current. Finally, RBDO, under circumstances where uncertainties related to noise factors combined censored data are present, is performed on the mobility of a deep-sea manganese nodules test miner.