• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제14권4호
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• pp.161-174
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• 2002

A new technique for numerical calculation of viscoelastic flow based on the combination of Neural Net-works (NN) and Brownian Dynamics simulation or Stochastic Simulation Technique (SST) is presented in this paper. This method uses a "universal approximator" based on neural network methodology in combination with the kinetic theory of polymeric liquid in which the stress is computed from the molecular configuration rather than from closed form constitutive equations. Thus the new method obviates not only the need for a rheological constitutive equation to describe the fluid (as in the original Calculation Of Non-Newtonian Flows: Finite Elements St Stochastic Simulation Techniques (CONNFFESSIT) idea) but also any kind of finite element-type discretisation of the domain and its boundary for numerical solution of the governing PDE's. As an illustration of the method, the time development of the planar Couette flow is studied for two molecular kinetic models with finite extensibility, namely the Finitely Extensible Nonlinear Elastic (FENE) and FENE-Peterlin (FENE-P) models.P) models.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제31권5호
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• pp.481-506
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• 2009

The present study is concerned with the stochastic linear free vibration study of laminated composite plate embedded with piezoelectric layers with random material properties. The system equations are derived using higher order shear deformation theory. The lamina material properties of the laminate are modeled as basic random variables for accurate prediction of the system behavior. A $C^0$ finite element is used for spatial descretization of the laminate. First order Taylor series based mean centered perturbation technique in conjunction with finite element method is outlined for the problem. The outlined probabilistic approach is used to obtain typical numerical results, i.e., the mean and standard deviation of natural frequency. Different combinations of simply supported, clamped and free boundary conditions are considered. The effect of side to thickness ratio, aspect ratio, lamination scheme on scattering of natural frequency is studied. The results are compared with those available in literature and an independent Monte Carlo simulation.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권4호
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• pp.816-826
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• 2017

In this paper, a generalized discretization scheme is proposed that can derive general-order finite difference equations representing the joint probability density function of dynamic response of stochastic systems. The various order of finite difference equations are applied to solutions of the Fokker-Planck-Kolmogorov (FPK) equation. The finite difference equations derived by the proposed method can greatly increase accuracy even at the tail parts of the probability density function, giving accurate reliability estimations. Compared with exact solutions and finite element solutions, the generalized finite difference method showed increasing accuracy as the order increases. With the proposed method, it is allowed to use different orders and types (i.e. forward, central or backward) of discretization in the finite difference method to solve FPK and other partial differential equations in various engineering fields having requirements of accuracy or specific boundary conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제28권3호
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• pp.281-294
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• 2008

In this paper, linear elastic isotropic structures under the effects of both stochastic operators and stochastic excitations are studied. The analysis utilizes the spectral stochastic finite elements (SSFEM) with its two main expansions namely; Neumann and Homogeneous Chaos expansions. The random excitation and the random operator fields are assumed to be second order stochastic processes. The formulations are obtained for the system solution of the two dimensional problems of plane strain and plate bending structures under stochastic loading and relevant rigidity using the previously mentioned expansions. Two finite element programs were developed to incorporate such formulations. Two illustrative examples are introduced: the first is a reinforced concrete culvert with stochastic rigidity subjected to a stochastic load where the culvert is modeled as plane strain problem. The second example is a simply supported square reinforced concrete slab subjected to out of plane loading in which the slab flexural rigidity and the applied load are considered stochastic. In each of the two examples, the first two statistical moments of displacement are evaluated using both expansions. The probability density function of the structure response of each problem is obtained using Homogeneous Chaos expansion.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.55-63
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• 1993

탄성계수의 확률분포를 고려한 트러스 구조물의 유한요소 해석을 수행하였다. 탄생계수의 분포함수를 이용한 형상함수를 유도하여 강성행열을 구성하고 Monte Carlo Simulation 기법을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 공간 트러스 구조물 해석을 통해서 해석과정을 검증하고 사장교에서 케이블 장력의 변동폭을 예측하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.465-470
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• 2007

In order to investigate the stochastic behavior of Mindlin plate under imperfection in the material and geometrical parameters, a stochastic finite element formulation is proposed. The effects of inter-correlations between random parameters on the response variability are also observed. The contribution from the random Poisson ratio is taken into account adopting a stochastic decomposition scheme. which expands the constitutive matrix into an infinite series of sub-matrices. In order to demonstrate the adequacy of the proposed scheme, a square plate with simple and fixed support is taken as an example, and the results are compared with those given in previous research in the literature as well as with the results of Monte Carlo analysis.

• 수산해양기술연구
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• 제35권4호
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• pp.435-447
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• 1999

It is main objective of this approach to present a method to analyse stochastic design sensitivity for problems of structural dynamics with randomness in design parameters. A combination of the adjoint variable approach and the second order perturbation method is used in the finite element approach. An alternative form of the constant functional that holds for all times is introduced to consider the time response of dynamic sensitivity. The terminal problem of the adjoint system is solved using equivalent homogeneous equations excited by initial velocities. The numerical procedures are shown to be much more efficient when based on the fold superposition method: the generalized co-ordinates are normalized and the correlated random variables are transformed to uncorrelated variables, whereas the secularities are eliminated by the fast Fourier transform of complex valued sequences. Numerical algorithms have been worked out and proved to be accurate and efficient : they can be readily adapted to fit into the existing finite element codes whose element derivative matrices can be explicitly generated. The numerical results of two cases -2 dimensional portal frame for the comparison with reference and 3-dimensional frame structure - for the deterministic sensitivity analysis are presented.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.129-140
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• 1999

추계론적 해석은 구조계 내의 해석인수에 존재하는 공간적 또는 시간적 임의성이 구조계 반응에 미치는 영향에 대한 고찰을 목적으로 한다. 확률장은 구족계 내에서 특정한 확률분포를 가지는 것으로 가정된다. 구조계 반응에 대한 이들 확률장의 영향 평가를 위하여 통계학적 추계론적 해석과 비통계학적 추계론적 해석이 사용되고 있다. 본 연구에서는 비통계학적 추계론적 해석방법 중의 하나인 가중적분법을 제안하였다. 특히 구조계의 공간적 임의성이 큰 특성을 가지고 있는 반무한영역에 대한 적용 예를 제시하고자 한다. 반무한영역의 모델링에는 무한요소를 사용하였다. 제안된 방법에 의한 해석 결과는 통계학적 방법인 몬테카를로 방법에 의한 결과와 비교되었다. 제안된 가중적분법은 자기상관함수를 사용하여 확률장을 고려하므로 무한영역의 고려에 따른 해석의 모호성을 제거할 수 있다. 제안방법과 몬테카를로 방법에 의한 결과는 상호 잘 일치하였으며 공분산 및 표준편차는 무한요소의 적용에 의하여 매우 개선된 결과를 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.35-42
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• 2021

이 논문에서는 공용중인 구조물의 상시 계측 자료를 사용한 온라인 유한요소 모델 업데이트 방법을 제안한다. 일반적인 최적화 방법에 기반한 기존의 방법은 최적해를 찾기까지 반복적으로 고유치 해석을 수행해야 하므로 상시 업데이트에 사용하기에는 효과적이지 못하다. 제안하는 방법은 별도의 오프라인 작업이나 사용자의 개입이 없이 자동화된 과정으로 계측과 동시에 온라인 유한요소모델 업데이트를 수행할 수 있는 새로운 방법이다. 자동화된 Cov-SSI 알고리즘을 통해 구조물의 진동 계측 신호로부터 고유진동수 및 모드 형상을 식별하고, 이를 다시 역 고유치 신경망에 입력하여 최종적으로 업데이트된 유한요소 모델의 파라미터를 추정한다. 풍하중을 받는 20층 전단 빌딩 구조 모형에 대한 수치예제를 통해 제시한 방법이 자동으로 연속적인 유한요소모델 업데이트를 할 수 있었음을 확인하였다. 또한, 계측 도중 구조물의 특성이 변화하는 시나리오에 대한 예제에서 구조물의 변화가 일어나는 시점과 변화 후 변동된 구조 모델 파라미터 값을 성공적으로 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.143-154
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• 1997

본 연구에서는 지하암반구조물의 구조해석시 불연속암반체의 물성변이를 고려할 수 있는 확률론적 해석기법을 개발하였다. 수치해석적 접근은 몬테칼로모사기법의 단점을 보완한 LHS기법을 사용하였고, 불연속면의 영향은 단층, 벽개 등과 같이 불연속성이 뚜렷한 지역에서 적용성이 높은 절리유한요소모델을 사용하였다. 재료특성에 대한 확률변수는 불연속면의 수직강성과 전단강성을 다확률변수로 사용하였으며, 이들은 확률공간에서 정규분포를 갖는 경우에 대하여 고려하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석프로그램은 검증예제를 통하여 타당성을 확인하였으며, 가상의 불연속면군이 존재하는 지하원형공동에 대한 해석을 통하여 프로그램의 적용성을 확인하였다.