• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.93-96
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• 2009

바퀴동력계는 차량에 지면으로부터 전달되는 힘과 모멘트를 측정하는 로드셀이다. 본 연구에서 개발한 바퀴동력계는 스트레인 게이지식 로드셀로써 이러한 로드셀을 설계하는데 있어서 몇가지 고려해야 하는 사항이 있다. 우선 스트레인 게이지를 부착하기 쉬운 구조가 되어야 하고 조립시의 오차를 줄이기 위하여 한 몸체로 제작되어야 한다. 이와 동시에 가장 중요하게 고려되어야 하는 인자로 감도를 위해 재료가 허용하는 응력내에서 되도록 큰 변형률이 발생해야 하고 상호 간섭 오차가 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 수식을 이용하여 이론적으로 상호 간섭 오차를 0으로 만들 수 있었다. 또한 설계 변수 및 재료 물성치의 산포를 고려한 신뢰성 기반 최적설계 기법을 사용하였으며, 이를 통해 허용 응력하에서 최대의 변형률이 발생하는 바퀴동력계를 설계하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.101-104
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• 2009

최적설계는 설계자가 요구하는 제한조건을 만족시키는 범위에서 목적함수가 최소가 되는 설계점을 찾는 방법이다. 그러나 기존의 최적설계는 불확실성의 영향을 고려하지 않아 최적해가 제한조건의 경계에 위치하고 이것은 모델링과정이나 가공 등으로 인한 오차에 대한 영향을 고려하지 않는 문제점이 있다. 신뢰성 기반 최적설계는 불확실성을 정량화하면서 신뢰도를 계산하는 신뢰도 해석과정과 최적설계과정을 포함한다. 일반적으로 신뢰성 해석은 크게 추출법, 급속 확률 적분법, 모멘트 기반 신뢰성해석이 있다. 가장 널리 사용되는 급속 확률 적분법 중 최대 손상 가능점(MPP) 방법은 많은 MPP점이 존재하는 경우 수치적 비용이 증가하는 문제점과 표준 정규분포 공간으로 변환하는 과정에서 제한조건의 비선형성을 증가시켜 큰 오차를 발생시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 RBDO를 수행하기에 앞서 선행되어야 할 신뢰성해석 방법으로 곱분해기법을 사용하였고 이로부터 민감도 정보를 유도하여 기울기 기반 최적화 알고리즘을 적용하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.309-321
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• 2024

In this paper, the effect of semi-rigid connections on the stability bearing capacity of cross-bracings in steel tubular transmission towers is investigated. Herein, a prediction method based on the hybrid model which is a combination of particle swarm optimization (PSO) and backpropagation neural network (BPNN) is proposed to accurately predict the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections and to efficiently conduct its probabilistic assessment. Firstly, the establishment of the finite element (FE) model of cross-bracings with semi-rigid connections is developed on the basis of the development of the mechanical model. Then, a dataset of 7425 samples generated by the FE model is used to train and test the PSO-BPNN model, and the accuracy of the proposed method is evaluated. Finally, the probabilistic assessment for the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections is conducted based on the proposed method and the Monte Carlo simulation, in which the geometric and material properties including the outer diameter and thickness of cross-sections and the yield strength of steel are considered as random variables. The results indicate that the proposed method based on the PSO-BPNN model has high accuracy in predicting the stability bearing capacity of cross-bracings with semi-rigid connections. Meanwhile, the semi-rigid connections could enhance the stability bearing capacity of cross-bracings and the reliability of cross-bracings would significantly increase after considering semi-rigid connections.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.406-414
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• 2002

A new approach, referred to as a successive zooming genetic algorithm (SZGA), is Proposed for identifying a global solution for continuous optimization problems. In order to improve the local fine-tuning capability of GA, we introduced a new method whereby the search space is zoomed around the design point with the best fitness per 100 generation. Furthermore, the reliability of the optimized solution is determined based on the theory of probability. To demonstrate the superiority of the proposed algorithm, a simple genetic algorithm, micro genetic algorithm, and the proposed algorithm were tested as regards for the minimization of a multiminima function as well as simple functions. The results confirmed that the proposed SZGA significantly improved the ability of the algorithm to identify a precise global minimum. As an example of structural optimization, the SZGA was applied to the optimal location of support points for weight minimization in the radial gate of a dam structure. The proposed algorithm identified a more exact optimum value than the standard genetic algorithms.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.7-17
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• 1990

본 연구에서는 트러스구조와 아치구조의 부재단면적 및 기하형상을 동시에 최적화하는 효율적인 근사화 방법을 제안하고자 한다. 설계과정 중, 트러스구조에 대해서는 응력제약조건 및 좌굴응력제약조건을 만족하도록 하고, 아치구조에 대해서는 조합응력 제약조건을 만족하도록 하였다. 최적화에 필요한 구조해석의 수를 줄이기 위해 Force Approximation Method를 사용하였다. 초기치에 대한 유한요소해석이 수행된 다음 설계변수인 부재단면적과 절점좌표들에 대한 부재단면력들의 경사를 계산하였고, 그 경사정보를 이용 부재단면력들의 1차 Taylor급수 전개에 근거를 둔 근사구조 해석을 형성하였다. 이동한계법을 적용하였으며, 근사구조해석으로 부터 얻어진 정보에 의해 구조물의 체적을 최소화 하였다. 형상최적화를 위한 제안된 본 방법의 효율성과 신뢰성을 보이기 위해 수치예를 들어 다른 방법들에 의한 결과와 비교하였다. 그 결과 구조해석의 수를 크게 감소시킬 수 있었으며, 구조물 형상최적화에 매우 효율적으로 적용될 수 있음을 알게 되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.31-38
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• 2010

본 연구에서는 교량 구조물-궤도 종방향 상호작용, 교량 구조물-차량 상호작용을 고려한 신뢰성 최적설계 방법을 제안하고, 알고리즘의 개발을 통하여 본 연구에서 제안한 방법의 효율성을 검증하였다. 구조해석 프로그램은 ABAQUS를 사용하였으며, 최적화 방법은 Automated Design Synthesis(ADS)에서 신뢰성면에서 우수한 ALM-BFGS방법을 사용하였다. 일반적으로 ALM-BFGS방법은 최적해 방향을 탐색하는데 있어 1방향 탐색을 하지 않으며 Push-Off Factor 값이 보통 0.1~0.2에서 대부분 수렴하나 본 연구에서는 'Heuristic Decision Method' 의하여 결정된 Push-Off Factor 값이 90일 때 1방향 탐색인 Golden Section Method의 적용이 필요하였으며, 알고리즘이 잘 수렴함을 확인하였다. 구조물-궤도 종방향 상호작용, 구조물-차량의 상호작용에 의한 응답을 제약조건으로 설정하여 단면 설계시 반영될 수 있도록 하였다. 본 연구는 구조물-궤도 종방향 상호작용 및 구조물-차량 상호작용을 고려한 설계기법에 대한 효율성 및 경제성을 증명하기 위하여 5${\times}$(1@50m) 2주형 강합성 거더교에 대한 최적설계를 수행하였으며, 본 연구에서 제안하는 상호작용을 고려하는 설계기법이 기존의 상호작용을 고려하지 않은 설계방법보다 경제적이며 효율적임을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권1호
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• pp.21-37
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• 2007

In this study a stochastic approach for linear viscous dampers design adopted for seismic protection of buildings is developed. Devices optimal placement into the main structure and their mechanical parameters are attained by means of a reliability-based optimum design criterion, in which an objective function (O.F.) is minimized, subject to a stochastic constraint. The seismic input is modelled by a non stationary modulated Kanai Tajimi filtered stochastic process. Building is represented by means of a plane shear type frame model. The selected criterion for the optimization searches the minimum of the O.F., here assumed to be the cost of the seismic protection, i.e., assumed proportional to the sum of added dampings of each device. The stochastic constraint limits a suitable approximated measure of the structure failure probability, here associated to the maximum interstorey drift crossing over a given threshold limit, related, according with modern Technical Codes, to the required damage control.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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• pp.387-390
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• 2008

The importance of the life cycle cost analysis for construction projects of bridge has been recognized over the last decades. Accordingly, theoretical models, guidelines, and supporting softwares have been developed for the life cycle cost analysis of bridges. However, it is difficult to predict life cycle cost considering uncertainties precisely. This paper presents methodology for optimal design of substructure for a steel box bridge. Total life cycle cost for the service life is calculated as sum of initial cost, damage cost considering uncertainty, maintenance cost, repair and rehabilitation cost. The optimization method is applied to design of a bridge substructure with minimal cost, in which the objective function is set to life cycle cost and constraints are formulated on the basis of Korean Bridge Design Specification. Initial cost is calculated based on standard costs of the Korea Construction Price Index and damage cost on the damage probabilities to consider the uncertainty of load and resistance. An advanced first-order second moment method is used as a practical tool for reliability analysis using damage probability. Maintenance cost and cycle is determined by a stochastic method and user cost includes traffic operation costs and time delay costs.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.392-395
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• 2009

응답면 기법을 활용하여 댐구조물과 같은 사회간접자본 시설물의 파괴확률을 구할 수 있다. 본 위험성 평가과정에서 응답면기법으로 구성한 한계상태 방정식을 유전자알고리즘의 적합도 방정식으로 사용하면, 핵심타입이나 지반종류, 지반다짐정도 등의 입력설계변수의 최적화 과정 속도를 더욱 신속화 시킬 수 있다. 제안된 응답면 기법과 유전자알고리즘의 복합해석기법은 신뢰성기반 최적화프로그램으로 기존의 유전자알고리즘의 수렴속도를 더욱 빠르게 하여주고, 특히 입력변수의 상하한계가 불확실한 경우에도 만족스러운 수렴성을 보장하여준다. 한계상태 방정식의 목표신뢰도 지수를 변화시켜면 해당하는 입력변수의 최적값을 출력하여주므로, 입력변수의 제약조건에 가격함수와 같은 가중치를 벌칙함수로 부여하면 가격최적화 프로그램으로 작용하게 되며, 시설물 운영자에게는 목표신뢰도에 대한 유지관리 기법과 정도를 의사결정 할 수 있도록 하여주는 기능을 가지게 된다. 조사된 많은 댐구조물의 파괴모드가 시간에 독립적으로 시공중 또는 시공완료 후 5년이내에 다수 발생하는바, 파괴모드를 조사하고 중요한 파괴모드인 파이핑 현상에 대해서 파괴확률을 계산하고 최적유지관리를 위한 개선된 유전자알고리즘 최적화 연산을 수행하였다. 기존 댐구조물과 같이 설계변수와 하중의 변동성을 알기가 어려운 경우에 유지관리비용 최소화를 위해서 본 제안 프로그램의 확장된 버젼은 중요한 기준을 제시하여줄 것으로 기대한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권5호
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• pp.523-532
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• 2019

Different types of gas reservoir such as Liquid Natural Gas (LNG) are among the strategic infrastructures, and have great importance for any government or their private owners. To keep the tank and its contents safe during earthquakes especially if the contents are of hazardous or flammable materials; using seismic protection systems such as base isolator can be considered as an effective solution. However, the major deficiency of this system can be the large deformation in the isolation level which may lead to the failure of bearing system. In this paper, as a solution, the efficacy of an optimally designed combined vibration control system, the combined laminated rubber isolator and rotational friction damper, is investigated to evaluate the enhancement of an existing metal tank response under both far- and near-field earthquakes. Responses like impulsive and convective accelerations, base shear, and sloshing height are studied herein. The probabilistic framework is used to consider the uncertainties in the structural modeling, as well as record-to-record variability. Due to the high calculation cost of probabilistic methods, a simplified structural model is used. By using the Mont-Carlo simulation approach, it is revealed that this combined isolation system is a highly reliable system which provides considerable enhancement in the performance of reservoir, not only leads to the reduction of probability of catastrophic failure of the tank but also decrease the reservoir damage during the earthquake. Moreover, the relative displacement of the isolation level is controlled very well by this combined system.