• 한국군사과학기술학회지
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• 제16권5호
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• pp.639-645
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• 2013

The aim of the study is to investigate the method to estimate a storage life of propelling charge on the decrease of muzzle velocity by stochastic gamma process model. It is required to establish criterion for state failure to estimate the storage life and it is defined in this paper as a muzzle velocity difference between reference value and maximum allowable standard deviation multiplied by 6. The relationship between storage time and muzzle velocity is investigated by nonlinear regression analysis. The stochastic gamma process model is used to estimated the state distribution and the life distribution for storage time for 155mm propelling charge KM4A2 because the regression analysis is a deterministic method and it can't describe the distribution of life for storage time.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권2호
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• pp.319-336
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• 2015

Life cycle performance of corrosion affected RC structures is an important and challenging issue for effective infrastructure management. The accurate condition assessment of corroded RC structures mainly depends on the effective evaluation of deterioration occurring in the structures. Structural performance deterioration caused by reinforcement corrosion is a complex phenomenon which is generally uncertain and non-decreasing. Therefore, a stochastic modelling such as the gamma process can be an effective tool to consider the temporal uncertainty associated with performance deterioration. This paper presents a time-dependent reliability analysis of corrosion affected RC structures associated bond strength degradation. Initially, an analytical model to evaluate cracking in the concrete cover and the associated loss of bond between the corroded steel and the surrounding cracked concrete is developed. The analytical results of cover surface cracking and bond strength deterioration are examined by experimental data available. Then the verified analytical results are used for the stochastic deterioration modelling, presented here as gamma process. The application of the proposed approach is illustrated with a numerical example. The results from the illustrative example show that the proposed approach is capable of assessing performance of the bond strength of concrete structures affected by reinforcement corrosion during their lifecycle.

• 품질경영학회지
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• 제35권4호
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• pp.61-66
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• 2007

The performance of a building material degrades as time goes by and the failure of the material is often defined as the point at which the performance of the material reaches a pre-specified degraded level. Based on a stochastic deterioration model, a performance based service life prediction method for building materials and components is developed. As a stochastic degradation model, a gamma process is considered and lifetime distribution and service life of a material are predicted using the degradation model. A numerical example is provided to illustrate the use of the proposed service life prediction method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권6호
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• pp.703-712
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• 2017

The composite blades of offshore wind turbines accumulate structural damage such as fatigue cracking due to harsh operation environments during their service time, leading to premature structural failures. This paper investigates various fatigue crack models for reproducing crack development in composite blades and proposes a stochastic approach to predict fatigue crack evolution and to analyse failure probability for the composite blades. Three typical fatigue models for the propagation of fatigue cracks, i.e., Miner model, Paris model and Reifsnider model, are discussed to reproduce the fatigue crack evolution in composite blades subjected to cyclical loadings. The lifetime probability of fatigue failure of the composite blades is estimated by stochastic deterioration modelling such as gamma process. Based on time-dependent reliability analysis and lifecycle cost analysis, an optimised maintenance policy is determined to make the optimal decision for the composite blades during the service time. A numerical example is employed to investigate the effectiveness of predicting fatigue crack growth, estimating the probability of fatigue failure and evaluating an optimal maintenance policy. The results from the numerical study show that the stochastic gamma process together with the proper fatigue models can provide a useful tool for remaining useful life predictions and optimum maintenance strategies of the composite blades of offshore wind turbines.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권3호
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• pp.315-326
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• 2013

저수지 내 퇴적과정으로 의한 저수용량 감소에 대한 효율적 관리의 중요성에도 불구하고, 불확실성을 포함하는 확률론적 관점의 신뢰도 분석이론을 활용한 저수용량 감소에 관한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 신뢰도 분석모형의 하나인 추계학적 감마 과정(stochastic gamma process)을 이용하고 개발된 모형을 소양강댐에서 적용하여 향후 발생될 수 있는 저수용량의 감소를 불확실성 측면에서 분석하였다. 특히 불확실성을 분석하기 위하여 정보적 사전분포(informative prior distribution)를 이용한 Bayesian MCMC 기법을 사용하여 추계학적 감마 과정의 모수(parameter)를 추정하였다. 구축된 정보적 사전분포를 적용한 결과사전분포의 불확실성에 비해 사후분포의 불확실성이 상당히 감소되어져 정보적 사전분포의 효과를 확인할 수 있었으며, 소양강댐 퇴사용량의 기대수명은(expected life time)은 5%유의수준에서 119.3년부터 183.5년의 불확실성을 나타내는 것으로 분석되었다. 이와 같은 연구는 저수용량의 감소에 관한 불확실성 측면의 정보를 신뢰도 분석결과와 함께 제공할 수 있으므로, 향후 퇴적과정으로 인한 저수지의 유지관리계획을 수립함에 있어 댐관리자 등에게 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.191-201
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• 2016

추계학적 확률과정을 이용하여 경사제 피복재를 예방적으로 유지관리할 수 있는 조건기반모형을 개발하였다. 완전 보수보강 조건에서 가장 경제적으로 보수보강이 수행되어야 하는 최적의 시점을 결정할 수 있는 모형이다. 본 연구에서 개발된 RRP(Renewal Reward Process) 기반 경제성 모형은 이자율을 고려할 수 있을 뿐만 아니라 기존 연구에서 상수로 취급하던 비용을 시간에 따른 확률변수로 고려할 수 있다. 누적피해와 사용한계 그리고 구조물의 중요도를 모두 고려할 수 있는 함수식을 제시하여 ABM(Age-Based Maintenance)을 CBM(Condition-Based Maintenance)으로 쉽게 확장할 수 있게 하였다. 또한 함수식에 포함된 계수들을 수학적으로 산정할 수 있는 방법도 제시하였다. 두 가지 추계학적 확률과정, WP(Wiener Process)와 GP(Gamma Process)를 이용하여 경사제 사석재를 해석하였다. 사용한계, 이자율 그리고 구조물의 중요도에 따라 시간에 따른 기대총비용율을 산정하여 기대총비용율이 최소가 되는 예방적 유지관리의 최적 시점을 쉽게 추정할 수 있었다. 동일한 사용한계에서 이자율이 높을수록 최적시점은 늦어지고 그에 따라 기대총비용율도 낮아졌다. 또한 상대적으로 GP가 WP보다 더 보수적으로 최적시점을 예측하였다. 마지막으로 동일한 조건에서 구조물의 중요도가 높을수록 더 자주 예방적 보수보강을 실시하여야 한다는 것을 알았다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.33-41
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• 2012

KM6 단기추진제의 저장수명을 감마과정 이론을 이용한 확률론적 방법으로 추산하였다. 장기 저장에 따른 안정제 함량의 저하량이 0.8%일 때를 상태고장으로 보았으며 정상감마과정으로 가정하였을 때 형상함수의 상수와 척도모수를 모멘트법으로 추정하였다. 저장기간별 확률밀도함수로부터 각 저장기간에서의 상태분포를 확인할 수 있으며 누적고장분포함수 곡선에서 누적고장확률이 10%인 $B_{10}$수명은 25년이며 $B_{50}$수명은 36년으로 추산되었다. 실용적 관점에서 볼 때 $B_{50}$수명을 평균저장수명으로 볼 수 있으며 확률과정론을 이용하면 저장수명을 분포곡선으로 표현할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.246-257
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• 2015

피해 자료의 부족에 따른 불확실성 뿐만 아니라 시간의 진행에 따른 불확실성을 고려하기 위하여 추계학적 확률과정을 이용하여 시간에 따른 구조물의 피해 경로를 정량적으로 추적하였다. 누적피해도와 내구년수의 분포함수를 시간의 함수로 산정하여 추계학적 확률과정을 적용할 때 주의해야 하는 중요한 특성들을 제시하였다. 특히, 본 연구에서는 추계학적 확률과정을 경사제 피복재에 적용하여 시간에 따른 누적 피해도를 추적할 수 있는 방법을 제안하였다. 확률과정의 매개변수들을 추정하기 위하여 개발된 표본경로기법을 이용하여 경사제 피복재의 시간에 따른 누적 피해도가 포화거동을 따른다는 사실이 확인되었다. 또한 누적 피해도 산정시 중요한 역할을 하는 멱함수의 지수를 정량적으로 산정하여 경사제 피복재의 누적 피해도를 시간에 따라 추적하는 것이 가능했다. 마지막으로 한계수준을 다양하게 변화시키면서 파괴확률의 거동특성을 해석하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권3호
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• pp.569-584
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• 2016

This paper presents a method for stochastic modelling of fatigue crack growth and optimising inspection and maintenance strategy for the structural members of steel bridges. The fatigue crack evolution is considered as a stochastic process with uncertainties, and the Gamma process is adopted to simulate the propagation of fatigue crack in steel bridge members. From the stochastic modelling for fatigue crack growth, the probability of failure caused by fatigue is predicted over the service life of steel bridge members. The remaining fatigue life of steel bridge members is determined by comparing the fatigue crack length with its predetermined threshold. Furthermore, the probability of detection is adopted to consider the uncertainties in detecting fatigue crack by using existing damage detection techniques. A multi-objective optimisation problem is proposed and solved by a genetic algorithm to determine the optimised inspection and maintenance strategy for the fatigue affected steel bridge members. The optimised strategy is achieved by minimizing the life-cycle cost, including the inspection, maintenance and failure costs, and maximizing the service life after necessary intervention. The number of intervention during the service life is also taken into account to investigate the relationship between the service life and the cost for maintenance. The results from numerical examples show that the proposed method can provide a useful approach for cost-effective inspection and maintenance strategy for fatigue affected steel bridges.

• 품질경영학회지
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• 제41권1호
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• pp.135-148
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• 2013

Purpose: This paper presents a method to evaluate the stockpile reliability of propelling charge for performance and storage safety with storage time. Methods: We consider a performance failure level is the amount of muzzle velocity drop which is the maximum allowed standard deviation multiplied by 6. The lifetime for performance is estimated by non-linear regression analysis. The state failure level is assumed that the content of stabilizer is below 0.2%. Because the degradation of stabilizer with storage time has both distribution of state and distribution of lifetime, it must be evaluated by stochastic process method such as gamma process. Results: It is estimated that the lifetime for performance is 59 years. The state distribution at each storage time can be shown from probability density function of degradation. It is estimated that the average lifetime as $B_{50}$ life is 33 years from cumulative failure distribution function curve. Conclusion: The lifetime for storage safety is shorter than for performance and we must consider both the lifetime for storage safety and the lifetime performance because of variation of degradation rate.