• Title/Summary/Keyword: Two-parameter Weibull Probability Distribution

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Estimation of Suitable Methodology for Determining Weibull Parameters for the Vortex Shedding Analysis of Synovial Fluid

  • Singh, Nishant Kumar;Sarkar, A.;Deo, Anandita;Gautam, Kirti;Rai, S.K.
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.21-30
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    • 2016
  • Weibull distribution with two parameters, shape (k) and scale (s) parameters are used to model the fatigue failure analysis due to periodic vortex shedding of the synovial fluid in knee joints. In order to determine the later parameter, a suitable statistical model is required for velocity distribution of synovial fluid flow. Hence, wide applicability of Weibull distribution in life testing and reliability analysis can be applied to describe the probability distribution of synovial fluid flow velocity. In this work, comparisons of three most widely used methods for estimating Weibull parameters are carried out; i.e. the least square estimation method (LSEM), maximum likelihood estimator (MLE) and the method of moment (MOM), to study fatigue failure of bone joint due to periodic vortex shedding of synovial fluid. The performances of these methods are compared through the analysis of computer generated synovial fluidflow velocity distribution in the physiological range. Significant values for the (k) and (s) parameters are obtained by comparing these methods. The criterions such as root mean square error (RMSE), coefficient of determination ($R^2$), maximum error between the cumulative distribution functions (CDFs) or Kolmogorov-Smirnov (K-S) and the chi square tests are used for the comparison of the suitability of these methods. The results show that maximum likelihood method performs well for most of the cases studied and hence recommended.

복합재구조물에 대한 단순화된 수명평가방법 고찰 (A study on simplified fatigue design methodology for composite structures)

  • 김성준
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.75-78
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    • 2002
  • 복합재구조물에 대한 피로수명과 잔류강도를 평가하기 위한 단순화된 방법을 소개하였다. 모델의 특성화를 위해 필요한 실험을 줄이기 위하여 강도저하 파라미터수를 피로수명의 함수로 가정하였다. 임의의 순서로 배열된 하중 스펙트럼에서 응력수준에 따른 피로수명을 추출하기위해 S-N 선도를 사용하였다. 그리고 상이한 응력비(stress ratio)에 대한 영향을 고려하기위해 Goodman 형식의 방법(fatigue envelope)을 사용하였다. 잔류강도는 하중 사이클 수와 응력진폭의 함수로 가정하였으며 임의의 하중사이클 후의 잔류강도분포는 2 모수 Weibull 분포로 표현하였다.

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간헐(間歇) 수문과정(水文過程)의 모의발생(模擬發生) 모형(模型)(II) - Markov 연쇄와 연속확률분포(連續確率分布) - (A Simulation Model for the Intermittent Hydrologic Process (II) - Markov Chain and Continuous Probability Distribution -)

  • 이재준;이정식
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.523-534
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    • 1994
  • 본 연구의 목적은 간헐수문과정인 일강수계열의 모의발생 모델을 개발하는 것이다. 이를 위하여 연구(I)에서는 교대재생과정을 이용하여 강수발생과정을 해석하였으며, 본 연구(II)에서는 강수발생과정으로 Markov 연쇄를 이용하고 습윤일의 강수량 분포를 조합하여 일 강수계열을 모의발생하는 추계학적 모델을 개발하였다. Markov 연쇄로는 상태 2(건조, 습윤)의 1차 연쇄를 사용하였으며, 습윤일의 강수량 분포는 연속확률분포인 Gamma, Pearson Type-III(PT3), Extremal Type-III(T3E), Weibull 분포를 적용하였다. 일 강수계열 자료의 계절적 변동성을 고려하여 월별로 분리하여 해석하였으며, 강수발생과정과 습윤일의 강수량과정을 조합하여 구성한 두 개의 모의발생 모델 M-W, M-G 모델을 낙동강과 섬진강 유역의 7개 관측소에 적용하여 관측치와 모의발생치를 비교하므로써 모의발생 모델의 적용성을 확인하였다.

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Breakdown Characteristics and Survival Probability of Turn-to- Turn Models for a HTS Transformer

  • Cheon H.G.;Baek S.M.;Seong K.C.;Kim H.J.;Kim S.H.
    • 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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    • 제7권2호
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    • pp.21-26
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    • 2005
  • Breakdown characteristics and survival probability of turn-to-turn models were investigated under ac and impulse voltage at 77K. For experiments, two test electrode models were fabricated: One is point contact model and the other is surface contact model. Both are made of copper wrapped by O.025mm thick polyimide film(Kapton). The experimental results were analyzed statistically using Weibull distribution in order to examine the wrapping number effects on voltage-time characteristics under ac voltage as well as under impulse voltage in LN$_{2}$. Also survival analysis were performed according to the Kaplan-Meier method. The breakdown voltages of surface contact model are lower than that of point contact model, because the contact area of surface contact model is wider than that of point contact model. Besides, the shape parameter of point contact model is a little bit larger than that of surface contact model. The time to breakdown t$_{50}$ is decreased as the applied voltage is increased, and the lifetime indices slightly are increased as the number of layers is increased. According to the increasing applied voltage and decreasing wrapping number, the survival probability is increased.

직립식 방파제 신뢰성 기반 최적 설계: 활동, 전도, 지반 훼손으로 인한 붕괴 파괴를 중심으로 (Reliability-Based Design Optimization for a Vertical-Type Breakwater with an Emphasis on Sliding, Overturn, and Collapse Failure)

  • 조용준
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제36권2호
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    • pp.50-60
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    • 2024
  • 우리나라 해안공학계에서 신뢰성 기반설계가 빠르게 체화되는 계기를 제공하기 위해 다 수의 한계상태를 지닌 직립방파제 신뢰성 해석과 신뢰성 기반 최적 설계를 우리나라를 대표하는 항이 운영 중인 부산, 군산 전면해역을 대상으로 수행하였다. 이 과정에서 상당한 정도의 신뢰성 해석을 수행하기 위해, 특정 재현 빈도의 설계 파 사용은 지양하였으며, 직립방파제의 파괴 여부를 결정하는 확률변수인 파력, 양력, 전도 모멘트에 내재한 불확실성은 장기 파랑 관측자료를 빈도 해석하여 얻은 확률모형을 사용하여 기술하였다. 직립식 방파제의 한계상태는 활동, 전도, 지지력을 고려하여 세 개로 구성하였으며, 파력과 양력, 모멘트 사이의 밀접한 상관성은 Nataf 결합확률분포를 사용하여 기술하였다. 모의 결과, 쉽게 예상해볼 수 있듯 활동만을 고려하는 경우 파괴확률이 과소하게 산출되는것을 확인하였으며, 특정 재현 빈도에 근거한 설계 파랑으로는 방파제 파괴확률을 일정하게 담보할 수 없다는 것을 확인하였다. 이에 비해 신뢰 지수가 𝛽 = 3.5~4를 충족하도록 최적 설계된 방파제는 두 해역에서 모두 균질한 파괴확률을 확보하는 것으로 모의 되었다.

간헐(間歇) 수문과정(水文過程)의 모의발생(模擬發生) 모형(模型)(I) - 교대재생과정(交代再生過程)(ARP)과 연속확률분포(連續確率分布) - (A Simulation Model for the Intermittent Hydrologic Process(I) - Alternate Renewal Process (ARP) and Continuous Probability Distribution -)

  • 이재준;이정식
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.509-521
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    • 1994
  • 본 연구는 간헐 수문과정인 일 강수계열의 모의발생 모델을 개발한 것으로서, 일 강수계열의 구조적 특성인 강수발생과정과 습윤일의 강수량과정을 고려하였다. 본 연구는 두편이 논문으로 구성되어 있으며, 연구(I)에서는 강수발생과정을 위하여 고대재생과정(ARP)을 이용하였으며, 건조 습윤계속기간 분포에 대해서는 TBD, TPD, TNBD, LSD의 4가지 이산형 확률분포를 적용하였다. 후속논문인 연구(II)에서는 강수발생과정으로 Markov 연쇄모델을 이용한다. 그리고 습윤일의 강수량 분포에 대해서는 Gamma 분포, Pearson Type-III 분포, Type-III 극치분포, 3모수 Weibull 분포의 4가지 연속형 확률분포를 적용하였다. 연구(I)에서는 낙동강 유역의 대구, 고령, 밀양, 영주 관측소 및 섬진강 유역의 하동, 순창, 구례 관측소의 일 강수계열 자료를 사용하였으며, 강수발생과정과 습윤일의 강수량과정을 조합하여 구성한 두가지의 일 강수계열 모의발생 모델 A-W, A-G 모델의 적용성을 확인하였다.

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고온초전도 변압기를 위한 턴간 모델의 V-t 특성 및 생존 확률 (V-t Characteristics and Survival Probability of Turn-to-Turn Models for HTS Transformer)

  • 백승명;천현권;;석복렬;김상현
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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    • pp.356-362
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    • 2004
  • Using multi wrapped copper by polyimide film for HTS transformer, the breakdown and V-t characteristics of two type models for turn-to-turn, one is point contact model, the other is surface contact model, were investigated under ac and impulse voltage at 77 K. A material that is Polyimide film (Kapton) 0.025 mm thickness is used for multi wrapping of the electrode. Statistical analysis of the results using Weibull distribution to examine the wrapping number effects on V-t characteristics under at voltage as well as breakdown voltage under ac and impulse voltage in $LN_2$ was carried. Also, survival analysis was performed according to the Kaplan-Meier method. The breakdown voltages for surface contact model are lower than that of the point contact model, because the contact area of surface contact model is wider than that of point contact model. At the same time, the shape parameter of the point contact model is a little bit larger than the of the surface contact model. The time to breakdown tn is decreased as the applied voltage is increased, and the lifetime indices slightly are increased as the number of layers is increased. According to the increasing applied voltage and decreasing wrapping number, the survival probability is increased.

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호안에서의 월파에 대한 신뢰성 해석 (Reliability Analysis of Wave Overtopping over a Seawall)

  • 오정은;서경덕;권혁민
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.69-83
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    • 2006
  • 본 연구에서는 경사식 호안에서 발생하는 월파 현상에 대한 Level 3 신뢰성 해석을 수행하여, 처오름 높이와 평균월파량을 바탕으로 월파 현상을 분석하였다. Level 3 방법의 Monte-Carlo 추출법으로 모의하면서, 월파에 영향을 미치는 여러 변수들의 불확실성을 고려하였다. 파별분석법으로 개별파의 처오름 높이를 계산하여 월파확률을 산정하고, 평균월파량은 유의파고로부터 직접 계산하였다. 또한 개별파의 월파부피에 대한 통계적 가정을 바탕으로 월파확률과 평균월파량으로부터 최대월파부피를 산정하였다. 한편 파향의 변동성과 수심, 구조물의 경사각을 변화시키면서 월파 현상에 미치는 영향을 분석하였다. 파향의 변동성을 고려하거나 쇄파대 안쪽으로 들어올수록 굴절의 영향으로 평균월파량과 월파획률 그리고 최대월파부피가 줄어들었으며 호안의 마루높이도 낮게 결정되었다. 그리고 수심이나 방향분산계수가 다른 두 지점의 기대평균월파량이 같게 나타날지라도, 같은 수심에 비해 수심이 얕은 쇄파대 내에서는 기대월파확률은 크고 기대최대월파부피는 작게 나타난다.