• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.403-418
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• 2024

In this paper, vibration and energy absorption characteristics of a nanostructure which is composed of two embedded porous annular/circular nanoplates coupled by a viscoelastic substrate are investigated. The modified couple stress theory (MCST) and the Gurtin-Murdoch theory are applied to take into account the size and the surface effects, respectively. Furthermore, the structural damping effect is probed by the Kelvin-Voigt model and the mathematical model of the problem is developed by a new hyperbolic higher order shear deformation theory. The differential quadrature method (DQM) is employed to obtain the out-of-phase and in-phase frequencies of the structure in order to predict the dynamic response of it. The acquired results reveal that the vibration and energy absorption of the system depends on some factors such as porosity, surface stress effects, material length scale parameter, damping and spring constants of the viscoelastic foundation as well as geometrical parameters of annular/circular nanoplates. A bird's-eye view of the findings in the research paper offers a comprehensive understanding of the vibrational behavior and energy absorption capabilities of annular/circular porous nanoplates. The multidisciplinary approach and the inclusion of porosity make this study valuable for the development of innovative materials and applications in the field of nanoscience and engineering.

• Wind and Structures
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• 제38권5호
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• pp.355-366
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• 2024

Severe natural multi-hazard events can cause damage to infrastructure and economic losses of billions of dollars. The challenges of modeling these losses include dependency between hazards, cause and sequence of loss, and lack of available data. This paper presents and explores multi-hazard loss modeling in the context of the combined wind and rain vulnerability of mid/high-rise buildings during hurricane events. A component-based probabilistic vulnerability model provides the framework to test and contrast two different approaches to treat the multi-hazards: In one, the wind and rain hazard models are both decoupled from the vulnerability model. In the other, only the wind hazard is decoupled, while the rain hazard model is embedded into the vulnerability model. The paper presents the mathematical and conceptual development of each approach, example outputs from each for the same scenario, and a discussion of weaknesses and strengths of each approach.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.63-72
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• 2016

경사제 피복재와 같은 항만 구조물의 유지관리 계획에서 중요한 최적 정밀점검시기를 쉽게 결정할 수 있는 RRP(Renewal Reward Process)기반 기대할인비용모형인 추계학적 결정모형을 개발하였다. PIM(Periodic Inspection and Maintenance)과 CBIM(Condition-Based Inspection and Maintenance) 정책을 동시에 적용하여 이전 모형들의 한계성을 극복할 수 있는 수학적 모형을 수립하였다. 또한 모형에 연속복리계수를 도입하여 점검 및 보수보강과 관련된 비용들의 시간에 따른 가치변화를 고려하였다. 먼저 파괴율 함수가 일정한 조건에서 해석해를 유도하고, 분포함수에 따른 영향 등 다각적 민감도 분석을 수행하여 본 연구에서 유도된 해석해가 기존에 제시된 해석해를 포함하며 적용성이 더 우수함을 확인 할 수 있었다. 추계학적 확률과정을 이용하는 경우에도 본 연구에서 수립된 모형은 경사제 피복재와 같은 구조물의 추계학적 누적피해도의 비선형성을 올바로 해석할 수 있다. 특히 MCS(Monte-Carlo Simulation) 기반 표본경로기법을 사용하여 모형의 피해강도함수의 계수들을 비교적 쉽게 산정할 수 있었다. 마지막으로 본 연구에서 개발된 추계학적 결정 모형을 경사제 피복재에 만족스럽게 적용하였다. 누적피해의 거동 특성, 사용한계의 수준 그리고 구조물의 중요도에 따라 단위시간당 기대 총 비용이 최소가 되는 경사제의 피복재의 최적 정밀점검 시점을 비교적 쉽게 결정할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.29-41
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• 2007

다른 복잡한 의사 결정 문제와 같이 구조설계는 많은 다른 기준들 사이의 상반관계에서 이루어지는 의사 결정 문제이다 . 다양하게수학적으로 프로그래밍 된 설계 기법이 점차 현실적인 요소를 감안하여 현실화되고 있으나 여전히 많은 설계의 제한, 즉 수학적으로 모델화 되지 못하는 많은 설계요소들과 관련되어 있다. 본 연구는 이러한 제한을 인식하고 강 프레임 구조물의 최적 설계에 관하여 다루어 지지 않은 설계요소를 감안하여 실무 설계자들에게 하나의 유일한 설계해가 아닌 다른 몇 가지 유용한 설계 대안을 제시할 수 있는 설 계 시스템을 개발 하였다. 본 연구의 알고리즘에 의해 얻어진 설계 대안들은 모델화된 목적함수에 관해 최적의 해는 아니지만 매우 적합한 해들이 며, 동시에 유일한 최적해와 비교 시 다른 설계 해로써 때로는 임의 모델화 되지 않은 설계요소에 관해서는 오히려 더 나은 결과를 나타내 줍 중에 효과적으로 저항하도록 보와 기둥이 모멘트 연결된 강 프레임 구조물을 대상으로 안정성에 문제가 없이 경비절감에 효과적인 설계를 위해 재료비뿐만 아니라 가설 시 부재연결에 소요되는 경비를 포함하는 최소 경비 설계를 위한 의사 결정 지원 시스템을 개 발하고자 한다. 본 시스템은 최적 설계해에 대한 설계대안을 생성하기 위한 변형된 최적화 문제형식으로, 이때 최적 설계해는 하중저항계수설계법 에 따른 비선형 해석과정과 유전알고리즘을 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 결합한 알고리즘을 반복 수행하여 얻은 모멘트 연결의 수와 총 경비 와의 상반관계로부터 결정된다. 유용성 평가를 위해 생성된 각 설계대안을 다양한 설계요소에 관해 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.11-26
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• 1984

본(本) 연구(硏究)는 다제약(多制約) 다설계변수(多設計變數)를 갖는 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)의 구조해석(構造解析)과 설계과정(設計過程)을 한계상태설계이론(限界狀態設計理論)에 의하여 동시(同時)에 수행(遂行)할 수 있는 종합적(綜合的)인 최적화(最適化)를 시도(試圖)한 것이다. 수학적(數學的) 모델의 변수(變數)로는 플래트 슬라브와 기둥의 단면(斷面)치수 철근단면적(鐵筋斷面積) 등의 설계변수(設計變數)와 휨모우먼트 재분배율(再分配率)의 해석변수(解析變數)로 구성(構成)되어 있다. 최적화(最適化) 문제(問題)의 형성(形成)에서는 목적함수(目的凾數)로 공비함수(工費凾數)를 취(取)하고, 한계상태설계법(限界狀態設計法)을 도입(導入)하고 있는 영국(英國)의 CP 110시방규정(示方規定)에 따라 극한한계상태(極限限界狀態)와 사용한계상태(使用限界狀態)의 제약조건식(制約條件式)을 유도(誘導)하였다. 설계변수(設計變數)와 해석변수(解析變數)의 항(項)으로 유도(誘導)된 목적함수(目的凾數)와 제약조건식(制約條件式)은 일반적(一般的)으로 고차(高次)의 비선형계획문제(非線型計劃問題)가 된다. 본(本) 연구(硏究)에서는 형성(形成)된 비선형최적화(非線型最適化) 문제(問題)를 수차선형계획기법(遂次線型計劃技法)을 도입(導入)하여, 해석(解析)과 설계(設計)를 동시(同時)에 수행(遂行)하면서 전체구조(全體構造)를 종합적(綜合的)으로 최적화(最適化)할 수 있는 최적(最適)알고리즘을 개발(開發)하였다. 개발(開發)된 알고리즘의 타당성(妥當性)과 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)의 최적화(最適化) 가능성(可能性) 등을 확인(確認)하기 위하여 알고리즘을 수종(數種)의 구조체(構造體)에 직접적용(直接適用)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 알고리즘은 철근(鐵筋)콘크리트 플래트 슬라브형(型) 구조체(構造體)에 적용(適用) 가능(可能)하고, 변수(變數)들의 초기가정직(初期假定直)에 관계(關係)없이 수회(數回)(4~6회(回))의 반복시행(反復試行)으로 최적해(最適解)에 수감(收歛)하고, 이렇게 얻어진 결과(結果)는 재래(在來)의 설계(設計)에 비해 경제적(經濟的)인 설계(設計)라는 것을 알았다. 또한 시방서(示方書)에서는 설계자(設計者)가 임의(任意)로 결정(決定)하도록 되어 있는 휨모우먼트 재분배율(再分配率)이 최적단면(最適斷面)의 구성(構成)과 구조(構造)의 경제성(經濟性)에 미치는 영향(影響)이 크므로 설계변수(設計變數)로 택하는 것이 타당(妥當)함을 알았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권7호
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• pp.511-522
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• 2011

적응적 메쉬세분화기법과 분할격자기법을 적용한 2차원 천수방정식모형을 활용하여 구조물을 고려한 극한 홍수 실험을 모의하였다. 본 연구에 사용된모형은 두 격자생성 기법을함께 사용함으로서 복잡한 경계를보다 적은 격자로 효율적으로 표현하는 것이 가능하며, 동적 적응 메쉬세분화기법을 사용하여 흐름이 빠르게 변하는 영역에서 정확도를 유지하면서도 효율적으로 계산하는 것이 가능하다. HLLC 리만근사해법과 MUSCL 기법을 적용하여 시공간상에서 2차정도를 유지하며, 댐붕괴파와 같은 불연속적인 흐름을 정확하게 모의할 수 있다. 모형의 검증을 위해 IMPACT 프로젝트에서 수행한 도시지역 극한홍수실험을 모의하였다. 실험결과와 모의결과가 양호하게 일치하는 것을 확인하였으며, 천이류 현상과 함께 구조물에 의한 홍수파 전달 양상이 의미있는 수준으로 모의된 것을 확인하였다. 또한 분할격자기법의 사용으로 모델의 격자 민감도가 향상되었다. 본 모델은 댐붕괴와 같이 내수침수현상이 지배적이지 않은 도시범람을 모의하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.663-670
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• 2020

2.5D C/SiC를 적용한 구조물의 거동 특성을 유한요소해석으로 근사하기 위해 기계적 물성 특성화와 모델링 기법에 관한 연구를 수행하였다. 2.5D C/SiC 소재의 거동 특성을 분석하기 위해 인장시험을 수행하였고 수학적 균질화 기법과 수정된 혼합 법칙을 적용하여 2.5D C/SiC를 구성하는 섬유와 기지의 탄성 물성을 정의하였다. 탄소성 거동을 나타내는 기지는 소성 영역의 거동을 bilinear 함수로 근사하고 시험과 해석의 오차를 최소화하여 등가 항복 강도와 등가 소성 강성을 계산하였다. 그리고 2.5D C/SiC의 RVE를 정의하고 수정된 혼합 법칙을 적용하여 유효강성행렬을 계산하는 과정을 ABAQUS의 User-defined subroutine을 통해 구성하였다. 제안된 과정을 바탕으로 정의된 섬유와 기지의 기계적 물성을 적용하여 유한요소해석을 수행한 결과는 시험의 거동을 잘 근사하고 있음을 확인하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제23권1호
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• pp.109-128
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• 2009

2006년에 발표된 7차 수학과 개정시안의 교수학습활동에서는 더욱 확장된 문제해결능력과 창의적 사고로 나아가도록 문제 만들기 활동을 포함하였다. 본 연구는 Polya의 문제 만들기 전략에 따른 문제 만들기 수업을 통해 학생의 문제해결 과정을 이해하고 효과적인 교수 학습을 논의하고자 하였다. 학생의 학습과정을 조사하는 것이므로 정성연구방법을 선택하여 중학교 방정식 내용을 중심으로 5차시에 걸친 문제 만들기 활동을 구성하여 중학교 2명의 협력학습과정을 관찰 면담을 실시하였다. 연구결과로는 첫째, 문제해결에서 주어진 것과 구하려는 것을 알고 관계식을 세워서 알고 있는 수학적 지식을 바탕으로 풀이하는 과정에서 수학성적이 우수한 학생은 문제구조를 잘 파악하고 유사한 문제 또는 새로운 문제를 만들 때 자유롭게 변인을 구성하였는데 이렇게 문제의 외적구조를 정확히 파악한 배경에는 문제의 내적 구조와 관련깊은 대수적 사고가 잘 형성된 결과임을 알 수 있었다. 둘째, 문제를 해결할 때 주어진 것과 구하려는 것의 각각의 변인을 바꾸거나 첨가하여 새로운 문제를 구성할 때 학생들은 자신이 해결한 문제를 다시 보게 되어서 반성적 사고를 이끌어 낼 수 있는 기회가 되었다.

• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제59권1호
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• pp.17-29
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• 2020

본 연구의 목적은 수학화 과정에서 교사와 학생 간의 상호작용 양상에 따른 교사의 담론 구조를 분석하는 것이다. 이러한 목적 달성을 위해 학생들의 참여를 촉진하는 교수법을 20년 이상 실행한 경력 교사의 한 학기 수업 44차시 중에서 수학화 과정에서 교사와 학생 간의 서로 다른 상호작용 양상을 보이는 대표적인 경우 각각 1차시 수업을 비교분석하였다(근거 이론). 분석 결과, 학생들의 참여 양상을 고려한 교사의 담론 구조는 수학화 과정 경험에 도움을 준 것으로 볼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 향후 학생들과의 상호작용 양상에 따라 수학화 과정을 경험할 수 있도록 도움을 주기 위한 교사의 역할을 구체화함으로써 수학화를 위한 교실 담론 개발에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제35권1호
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• pp.75-96
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• 2021

이 연구는 우리나라 차기 수학과 교육과정의 문서 체재의 일관성 구현의 시사점을 도출하기 위해 국제적으로 주목받고 있는 IB 교육과정 내의 수학과 교육과정 문서 체재의 일관성을 탐구하였다. 이를 위해 IB DP 고등학교 교육과정 문서의 외·내적 체재의 일관성을 기준으로 분석하였다. 먼저, IB DP 수학과 교육과정은 문서의 목차와 형식을 동일하게 제시하여, 과목별·주제별로 교육과정 문서는 일관된 서술을 보였다. 다음으로, 동일한 과목 주제 구성 및 평가방법의 구성, 빅 아이디어 제시, '안내, 명료화, 교수요목 연계'와 같은 장치 마련을 통해 일관성 있는 과목 간, 과목 내의 교육과정 문서의 서술을 이루었다. 마지막으로, '연결'에서 실세계 맥락, 다른 과목, IB 교육과정 '지식론'과의 연계 방안을 서술함으로써 타 교과와의 연계를 통해 교육과정 문서의 일관된 서술을 이루었다. 이러한 연구 결과를 토대로 수학과 교육과정 문서 항목의 구체적이고 일관적인 제시, 개정 교육과정의 과목별 영역과 평가 방법의 일관적인 제시, 타 교과와의 연계를 통한 일관성 있는 교육과정 문서 구현에 대한 시사점을 도출하였다.