KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.2
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pp.51-59
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1993
This paper develops practical and realistic reliability models and methods for the evaluation of system-reliability and system reliability-based rating of various types of box-girder bridge superstructures. The strength limit state model for box-girder bridges suggested in the paper are based on not only the basic flexural strength but also the strength interaction equations which simultaneously take into account flexure, shear and torsion. And the system reliability problem of box-girder superstructure is formulated as parallel-series models obtained from the FMA(Failure Mode Approach) based on major failure mechanisms or critical failure states of each girder. In the paper, an improved IST(Importance Sampling Technique) simulation algorithm is used for the system reliability analysis of the proposed models. This paper proposes a practical but rational approach for the evaluation of capacity rating in terms of the equivalent system-capacity rating corresponding to the estimated system-reliability index which is derived based on the concept of the equivalent FOSM(First Order Second Moment) form of system reliability index. The results of the reliability evaluation and rating of existing bridges indicate that the reserved reliability and capacity rating at system level are significantly different from those of element reliability or conventional methods especially in the case of highly redundant box-girder bridges.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.3A
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pp.193-200
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2010
Structural design requires simultaneously to ensure safety by considering quantitatively uncertainties in the applied loadings, material properties and fabrication error and to maximize economical efficiency. As a solution, system reliability-based design optimization (SRBDO), which takes into consideration both uncertainties and economical efficiency, has been extensively researched and numerous attempts have been done to apply it to structural design. Contrary to conventional deterministic optimization, SRBDO involves the evaluation of component and system probabilistic constraints. However, because of the complicated algorithm for calculating component reliability indices and system reliability, excessive computational time is required when the large-scale finite element analysis is involved in evaluating the probabilistic constraints. Accordingly, an algorithm for SRBDO exhibiting improved stability and efficiency needs to be developed for the large-scale problems. In this study, a more stable and efficient SRBDO based on the performance measure approach (PMA) is developed. PMA shows good performance when it is applied to reliability-based design optimization (RBDO) which has only component probabilistic constraints. However, PMA could not be applied to SRBDO because PMA only calculates the probabilistic performance measure for limit state functions and does not evaluate the reliability indices. In order to overcome these difficulties, the decoupled algorithm is proposed where RBDO based on PMA is sequentially performed with updated target component reliability indices until the calculated system reliability index approaches the target system reliability index. Through a mathematical problem and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.
Kim, Dong-Wook;Jung, Sang-Sik;Sung, Young-Hwa;Kim, Dong-Hun
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.7
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pp.1354-1359
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2011
This paper presents a novel methodology for improving the reliability of electromagnetic devices and machines based on the reliability-based design optimization method. To achieve this, the method includes reliability analysis and optimization process taking into account uncertainties of design variables. One of the first-order reliability analysis techniques, called reliability index approach, is adopted to evaluate the reliability of performance functions with respect to probabilistic design variables. The proposed method has been successfully applied to designing a superconducting magnetic energy storage system. For verifying the efficiency and accuracy of the method, the results are compared with those of conventional optimization methods.
Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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2006.05a
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pp.124-127
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2006
IEC 60300 is an advanced Dependability Management System(DMS) designed for highly qualified company. ISO/TS 16949 is an Quality Management System enforced reliability activities. It is now hot issue how to set up and implement DMS. This paper presents an approach for implementing Dependability Management System(IEC 60300) based on Quality Management System(ISO/TS16949). We analyse the difference and relationship between these two systems, and suggest an quantitative method for evaluating DMS by introducing MIR(Maturity Index for Reliability). Finally we analyse the level of reliability activities in these systems by MIR.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.207-214
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2001
In Korea, the multi-dwelling residential buildings are most popular housing system that is reinforced concrete shear wall system. However, the serviceability and safety of the system have been decreased because of the errors in design or construction and inadequate maintenance. In addition the safety of the system cannot be evaluated reasonably because the system is analyzed by the deterministic approach. Therefore, this study is aimed to analyze reinforced concrete shear walls by the reliability approach considering uncertainty based on the probability theory. In this study, a reliability analysis program using MATLAB is developed by combining AFOSM and Sampling Method for the reinforced concrete shear walls within feasible design area. The reasonable reliability index β of ultimate limit states for RC shear walls are calculated automatically using this developed program with the measured data those have means and standard deviations in the field. The ultimate states are compression failure, tension failure, governing compression, and governing bending of the reinforced concrete shear walls respectively. To estimate the safety of the system using developed program can be used to predict residual life-time of the system.
Lee Sang-Min;Yun Kang-Ok;Chang Yoon-Suk;Choi Jae-Boong;Kim Young-Jin
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.8
s.239
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pp.1102-1108
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2005
The integrity of nuclear piping systems has to be maintained sufficiently all the times during operation. In order to maintain the integrity, reliable assessment procedures including fracture mechanics analysis, etc, are required. Up to now, the integrity assessment has been performed using conventional deterministic approach even though there are lots of uncertainties to hinder a rational evaluation. In this respect, probabilistic approach is considered as an appropriate method for piping system evaluation. The objectives of this paper are to develop a probabilistic assessment program using reliability index and simulation technique and to estimate the damage probability of wall-thinned pipes in secondary systems. The probabilistic assessment program consists of three evaluation modules which are first order reliability method, second order reliability method and Monte Carlo simulation method. The developed program has been applied to evaluate damage probabilities of wall-thinned pipes subjected to internal pressure, global bending moment and combined loading. The sensitivity analysis results as well as prototypal evaluation results showed a promising applicability of the probabilistic integrity assessment program.
This study proposes a fast estimation method of dynamic reliability indices or failure probability for SDOF structure subjected to earthquake excitations. The proposed estimation method attempts to derive coefficient function for correcting dynamic effects from static reliability analysis in order to estimate the dynamic reliability analysis results. For this purpose, a total of 60 cases of structures with various characteristics of natural frequency and damping ratio under various allowable limits were taken into account, and various types of approximation coefficient functions were considered as potential candidate models for dynamic effect correction. Each reliability index was computed by directly performing static and dynamic reliability analyses for the given 60 cases, and nonlinear curve fittings for potential candidate models were performed from the computed reliability index data. Then, the optimal estimation model was determined by evaluating the accuracy of the dynamic reliability analysis results estimated from each candidate model. Additional static and dynamic reliability analyses were performed for new models with different characteristics of natural frequency, damping ratio and allowable limit. From these results, the accuracy and numerical efficiency of the optimal estimation model were compared with the dynamic reliability analysis results. As a result, it was confirmed that the proposed model can be a very efficient tool of the dynamic reliability estimation for seismically excited SDOF structure since it can provide very fast and accurate reliability analysis results.
Bogie frame of the electric car is an important structural member for the support of vehicle loading. In general, more than 25 years' durability is necessary. Much study has been carried out for the prediction of the structural integrity of the bogie frame in experimental and theoretical domains. One of the useful methods is reliability-based approach. The objective of this paper is to estimate the structural integrity of the bogie frame of an electric car, which is under the running test. We used two approachs. In the first approach probabilistic distribution of S-N curve is used. In the second approach, limit state function is used.
Park, Jae-Yong;Im, Min-Kyu;Oh, Young-Kyu;Park, Jae-Yong;Han, Seog-Young
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.5
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pp.691-697
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2010
Reliability-based topology optimization (RBTO) is to get an optimal topology satisfying uncertainties of design variables. In this study, reliability-based topology optimization method is applied to the inner reinforcement of vehicle's hood based on BESO. A multi-objective topology optimization technique was implemented to obtain optimal topology of the inner reinforcement of the hood. considering the static stiffness of bending and torsion as well as natural frequency. Performance measure approach (PMA), which has probabilistic constraints that are formulated in terms of the reliability index, is adopted to evaluate the probabilistic constraints. To evaluate the obtained optimal topology by RBTO, it is compared with that of DTO of the inner reinforcement of the hood. It is found that the more suitable topology is obtained through RBTO than DTO even though the final volume of RBTO is a little bit larger than that of DTO. From the result, multiobjective optimization technique based on the BESO can be applied very effectively in topology optimization for vehicle's hood reinforcement considering the static stiffness of bending and torsion as well as natural frequency.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.102-109
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2001
In order to take account of the statistical properties of probability variables used in the structural analysis, the conventional approach using the safety factor based on past experience usually estimated the safety of a structure. The real structures could only be analyzed with the error in estimation of loads, material characters and the dimensions of the members. But the errors should be considered systematically in the structural analysis. Structural safety could not precisely be appraised by the traditional structural design concept. Recently, new approach based on the probability concept has been applied to the assessment of structural safety using the reliability concept. Thus, the computer program by the Probabilistic FEM is developed by incorporating the probabilistic concept into the conventional FEM method. This paper estimated for the reliability of a plane stress structure by Advanced First-Order Second Moment method using von Mises, Tresca and Mohr-Coulomb failure criterions. The reliability index and failure probability of attained by the Monte Carlo Simulation method with the von Mises criterion were same as PFEM, but the Monte Carlo Simulation were very time-consuming. The variance of member thickness and load could influence the reliability and failure probability most sensitively among the design variables from the results of the parameter analysis. And proper failure criterion must be used to design safely.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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