• 한국군사과학기술학회지
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• 제15권1호
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• pp.93-100
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• 2012

In this paper, the deterministic optimal design for the tail plane made of composite materials is conducted under the deterministic loading condition and compared with that of the metallic materials. Next, the reliability analysis with five random variables such as loading and material properties of unidirectional prepreg is conducted to examine the probability of failure for the deterministic optimal design results. The MATLAB programing is used for reliability analysis combined with FEA S/W(COMSOL) for structural analysis. The laminated composite is assumed to the equivalent orthotropic material using classical laminated plate theory. The response surface methodology and importance sampling technique are adopted to reduce computational cost with satisfying the accuracy in reliability analysis. As a result, structural weight of composite materials is lighter than that of metals in deterministic optimal design. However, the probability of failure for the deterministic optimal design of the tail plane structures is too high to be neglected. The sensitivity of each variable is also estimated using probabilistic sensitivity analysis to figure out which variables are sensitive to failure. The computational cost is considerably reduced when response surface methodology and importance sampling technique are used. The study of the computationally inexpensive method for reliability-based design optimization will be necessary in further work.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권6호
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• pp.513-525
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• 2020

Slopes stabilised with piles are seldom analysed considering uncertainties in the parameters of the pile-slope system. Reliability analysis of the pile-slope system quantifies the degree of uncertainties and evaluates the safety of the system. In the present study, the reliability analysis of a slope stabilised with piles is performed using the first-order reliability method (FORM) based on Hasofer-Lind approach. The implicit performance function associated with the factor of safety (FS) of the slope is approximated using the response surface method. The analyses are carried out considering the design matrices formulated based on both the 2^k factorial design augmented with a centre run (2^k fact-centred design) and face-centered cube design (FCD). The finite element method is used as the deterministic model to compute the FS of the pile-slope system. Results are compared with the results of the Monte Carlo simulation. It is observed that the optimum location of the row of piles is at the middle of the slope to achieve the maximum FS. The results show that the reliability of the system is not uniform for different pile configurations, even if the system deterministically satisfies the target factor of safety (FS_t) criterion. The FS_t should be selected judiciously as it is observed that the reliability of the system changes drastically with the FS_t level. The results of the 2^k fact-centred design and FCD are in good agreement with each other. The procedure of the FCD is computationally costly and hence the use of 2^k fact-centred design is recommended, provided the response of the system is sufficiently linear over the factorial space.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.211-214
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• 2005

This research studied robust design of composite structure under combined loading of bending and torsion. DOE (Design of Experiment) technique was used to find important design factors. The results show that the beam height, beam width, layer thickness and stack angle of outer-layer are important design parameter. The $2^{nd}$ DOE and RSM (Response Surface Model) were conducted to obtain optimum design. Multi-island genetic algorithm was used to optimum design. An approximate value of 6.65 mm in deflection was expected under optimum condition. Six sigma robust design was conducted to find out guideline for control range of design parameter. To acquire six sigma level reliability, the sigma level reliability, the standard deviation of design parameter should be controlled within 2.5 % of average design value.

• International Journal of CAD/CAM
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• 제9권1호
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• pp.1-16
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• 2010

When Deterministic Design Optimization (DDO) methods are used, deterministic optimum designs are frequently pushed to the design constraint boundary, leaving little or no room for tolerances (or uncertainties) in design, manufacture, and operating processes. In the Reliability-Based Design Optimization (RBDO) model for robust system design, the mean values of uncertain system variables are usually used as design variables, and the cost is optimized subject to prescribed probabilistic constraints as defined by a nonlinear mathematical programming problem. Therefore, a RBDO solution that reduces the structural weight in uncritical regions does not only provide an improved design but also a higher level of confidence in the design. In this work, we seek to improve the quality of RBDO processes using efficient optimization techniques with object of improving the resulting objective function and satisfying the required constraints. Our recent RBDO developments show its efficiency and applicability in this context. So we present some recent structural engineering applications demonstrate the efficiency of these developed RBDO methods.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.102-110
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• 2010

신뢰성평가는 고속철도교량에 포함된 불확실성의 영향을 고려하여 정량적 구조안전성을 검토하기 위한 효율적인 방안이며, 신뢰성평가에 기초한 기대생애주기비용은 고속철도교량의 합리적인 안전수준 및 설계기준을 제공할 것이다. 따라서 이 연구에서는 수치해석과 신뢰성평가 결과를 바탕으로 고속철도교량의 기대생애주기비용 및 최적설계 방안을 결정하고자 한다. 이를 위해, 고속철도교량의 표준설계를 기준으로 다양한 설계방안을 설정한 후, 각각의 설계방안에 대해 수치해석을 수행하였으며, 설계강도 한계상태방정식에 따른 신뢰성평가는 수치해석결과를 토대로 외적 불확실성의 영향을 고려하여 수행하였다. 고속철도교량의 기대생애주기비용은 각각의 설계방안에 따른 신뢰성평가 결과를 바탕으로 산정 하였다. 또한 최적설계 방안은 산정된 기대생애주기비용을 이용하여 결정하였다. 아울러, 최적설계 방안의 신뢰성평가 결과 및 기대생애주기비용에 대해 내적 불확실성의 영향을 고려하여 검토하였다. 이 연구결과는 고속철도교량의 체계적인 안전성 평가 및 최적 구조설계를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.212-221
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• 2022

이 연구에서는 국내 도로교량 평가에서도 설계와 일관성이 있도록 한계상태설계법에 상응하는 평가방법을 마련하고, 선진국과 같이 평가에서 목표신뢰도지수를 감소시키는 경우 신뢰도분석을 통하여 보정하여 평가 활하중계수를 제안한다. 국내 대표 교량형식을 대상으로 수집한 실교량 자료를 활용하여 각 설계기준 별 설계활하중에 대한 하중효과를 산정하여 비교한다. 현행 설계법에 의해 산정된 하중효과를 바탕으로 최소요구강도를 산정하여 이에 대한 신뢰도분석을 통해 활하중계수 보정을 수행한다. 설계수준에 비하여 낮춰진 평가수준의 활하중계수를 교량 안전성평가를 수행하고, 이전 설계법의 안전성평가 결과와 비교하여 평가결과가 증가함을 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.147-157
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• 2011

본 연구는 국내 콘크리트교량설계기준에 신뢰도기반 저항계수를 적용하기 위한 기초 연구로, 구조물의 설계강도를 산정하기 위하여 사용하는 저항계수체계에 따른 설계결과와 신뢰도지수를 비교분석하는 연구를 수행하였다. 현재 국내에서 적용하는 단면저항계수 및 유럽에서 사용하는 재료저항계수를 적용하여 콘크리트 빔 교량들에 대하여 동일한 설계를 수행한 결과를 비교분석하였다. 콘크리트 구조의 강도를 산정하는데 관련된 재료, 치수 및 해석의 불확실성을 고려하여 설계의 안전율인 신뢰도지수를 산정하고, 신뢰도지수에 큰 영향을 미치는 설계변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 휨강도와 전단강도에 대하여 설계를 수행하였으며, 현행 국내 도로교설계기준, 미국 AASHTO LRFD, 유럽 Eurocode의 저항계수를 적용한 결과 국내 기준의 저항계수에 따른 설계의 신뢰도지수가 가장 컸으며, 활하중의 통계분포 형식에 따라 신뢰도지수에 차이가 있음을 보였다. 콘크리트 보의 휨과 전단에 대한 신뢰도지수에 미치는 영향은 철근의 항복강도와 활하중이 가장 큼을 민감도 분석결과를 통하여 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권8호
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• pp.24-32
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• 2006

결정론적인 최적 설계 방법을 이용하는 경우 불확실성의 영향으로 인하여 제약조건의 위반이나 목표 성능의 저하를 초래할 수 있다. 이러한 까닭에 불확실성하에서 제약 조건에 대한 신뢰성을 보장하고 목적함수의 강건성을 확보하는 설계가 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 강건성과 신뢰성을 평가하기 위하여 Monte Carlo Simulation(MCS)을 이용하였으며, 계산 효율의 증가를 위하여 MCS에 적합한 근사모델을 선정하는 과정을 거쳐 신경망 모델을 채택하게 되었다. 이를 공력-구조가 연동된 항공기 날개 설계 문제에 적용하여 봄으로써 그 가능성을 타진하였다. 불확실성을 고려한 최적 설계를 수행한 결과 요구되는 신뢰도 수준을 만족시키면서 baseline보다 강건한 최적해를 탐색하는 것이 가능하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.173-178
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• 1992

본 논문은 최종굽힘강도에 대한 선박중앙부 구조의 신뢰성해석과 이에 기초한 설계에 대한 내용을 다루고 있다. 길이 100m 이상의 살물선과 유조선을 선박모델로 선택하였다. 선박모델들의 중앙부 구조에 대한 신뢰성해석 결과로 부터 허용신뢰성지수를 유도하였고, 이를 기초로 중앙부 구조설계를 위한 설계공식을 제안하였다. 이들을 몇척의 선박의 재설계에 적용하여 좋은 결과를 얻었으며, 이로부터 본 논문에서 제안하는 신뢰성해석에 기초한 중앙부 구조설계공식의 유용성을 확인할 수 있다.

• Journal of Power Electronics
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• 제6권2호
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• pp.104-113
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• 2006

Satellites have provided the impetus for the orderly development of reliability engineering research and analysis because they tend to have complex systems and hence acute problems. They were instrumental in developing mathematical models for reliability, as well as design techniques to permit quantitative specification, prediction and measurement of reliability. Reliability engineering is based on implementing measures which insure an item will perform its mission successfully. The discipline of reliability engineering consists of two fundamental aspects; $(1^{st})$ paying attention to details, and $(2^{nd})$ handling uncertainties. This paper uses some of the basic concepts, formulas and examples of reliability theory in application. This paper emphasizes the practical reliability analysis of a Low Earth Orbit (LEO) Micro-satellite power subsystem. Approaches for specifying and allocating the reliability of each element of the power system so as to meet the overall power system reliability requirements, as well as to give detailed modeling and predicting of equipment/system reliability are introduced. The results are handled and analyzed to form the final reliability results for the satellite power system. The results show that the Electric Power Subsystem (EPS) reliability meets the requirements with quad microcontrollers (MC), two boards working as main and cold redundant while each board contains two MCs in a hot redundant.