• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1295-1302
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• 2013

구조물의 변형 형상은 구조해석을 위한 중요한 정보이다. 구조물 모니터링 시스템에서도 충분한 변위 계측점이 확보되어 명확하고 합리적인 구조물의 변형 형상이 도출된다면 이를 이용한 구조해석이 가능 할 것이다. 하지만 실제 구조물에서는 한정된 비용으로 인해 충분한 변위 계측점이 확보되지 못하기 때문에 합리적인 구조물 변형 형상의 도출이 어렵다. 본 연구에서는 경제적이고 합리적인 구조물 변형 형상 추정을 위해 최소의 변위 계측 데이터를 이용한 효과적인 구조물의 거동 형상 추정기법인 SFSM-LS알고리즘을 개발하였다. 본 기법은 구조물의 변형 형상을 추정하기 위해 계측 대상 구조물의 사전 유한요소해석을 통해 여러 구조 거동 형상을 기본 구조형상함수로 정의하고, 이들 함수를 추정 변위의 오차를 최소화 시키는 각 함수의 가중치로써 중첩한다. 2경간 연속교 모델의 수치해석을 통해 개발된 알고리즘을 검증하고 매개변수 연구를 수행하였다. 개발된 알고리즘의 매개 변수인 구조형상함수, 변위 계측 위치, 변위 계측 개소에 대한 형상 추정 결과의 특성을 분석하고 Polynomial, Lagrange, Spline 보간법과 형상 추정 정밀도를 비교하여 개발된 기법의 적용성을 검증하였다. 이를 통해 적은 개소의 변위 데이터로 정밀한 형상을 추정하는 결과를 도출하여 제안된 기법의 우월성을 입증하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제8권3호
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• pp.15-22
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• 1999

In this study, a machining error estimation system far vertical lathes with structural deformation and geometric errors, is realized based on the virtual manufacturing technologies. The positional and directional errors of cutting tool are determined by considering the geometric errors and dimensions of machine components and by introducing the equilibrium condition between the cutting force and structural deformation. Especially, the machining errors of vertical lathes are estimated by using the prescribed cutting test(JIS B 6331). The system can be implemented to evaluate the machining accuracies of vertical lathes at the design process and to design the high precision vertical lathes.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-151
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• 1998

In this study, a machining error estimation system for vertical lathes with structural deformation and geometric errors, is realized based on the virtual manufacturing technologies. The positional and directional errors of cutting tool are determined by considering the geometric errors and dimensions of machine components and by introducing the equilibrium condition between the cutting force and structural deformation. specially, the machining errors of vertical lathes are estimated by using the prescribed cutting test(JIS B 6331). The system can be implemented to evaluate the machining accuracies of vertical lathes at the design process and to design the high precision vertical lathes.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.57-64
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• 1999

근거리 발파에 의한 구조물 피해의 임계진동수준을 결정하기 위해 구조물의 기존 균열 변형과 지반 진동수준을 계측하였다. 구조물에 대한 발파진동의 피해를 평가하기 위해 일상적인 환경변화에 의한 기존 균열의 최대 변형량을 고려한 새로운 기준을 제시하였다. 본 실험에서 사용된 2 채의 농어촌 조적조 가옥에 대한 시험 결과를 보면, 구조물에 피해를 유발하기 위한 진동 수준은 설계 기준보다 훨씬 더 큰 수준임을 알 수 있다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.1279-1285
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• 2006

In this study, structural deformation estimation using displacement-strain relationship is investigated. When displacements of a structure cannot be measured directly, estimation of displacements using strain data can be an alternative solution. Additionally, the deformation of the whole structure as well as the displacement at the point of interest can be estimated. Strain signals are obtained front Fiber Bragg Grating(FBG) sensors that have an excellent multiplexing ability. Some experiments were performed on two beams and a plate to which FBG sensors were attached in the laboratory. Strain signals from FBG sensors along a single strand of optical fiber were obtained through wavelength division multiplexing(WDM) method. The beams and the plate structures were subjected to various loading conditions, and deformed shapes were reconstructed from the displacement-strain transformation relationship. The results show good agreements with those measured directly from laser sensors. Moreover, the whole structural shapes of the beams and the plate were estimated using only some strain sensors.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권3호
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• pp.380-393
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• 2015

This study presents how we can evaluate stereo camera systems for the structural deformation monitoring. A stereo camera system, consisting of a set of stereo cameras and reflective markers attached on the structure, is introduced for the measurement and the stereo pattern recognition (SPR) method is utilized for the full-field structural deformation estimation. Performance of this measurement system depends on many parameters including types and specifications of the cameras, locations and orientations of them, and sizes and positions of markers; it is difficult to experimentally identify the effects of each parameter on the measurement performance. In this study, a simulation framework for evaluating performance of the stereo camera systems with various parameters has been developed. The maximum normalized root-mean-square (RMS) error is defined as a representative index of stereo camera system performance. A plate structure is chosen for an introductory example. Its several modal harmonic vibrations are generated and estimated in the simulation framework. Two cases of simulations are conducted to see the effects of camera locations and the resolutions of the cameras. An experimental validation is carried out for a few selected cases from the simulations. Using the simultaneous laser displacement sensor (LDS) measurements as the reference, the measurement errors are obtained and compared with the simulations.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.445-450
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• 2006

It is proposed that the electromechanical relation of the conductive materials with high electrical resistance may be used to estimate the current stress of prestressing tendons. To choose the best conductive material to this end, we studied the electromechanical relations of carbon fibers and metalic heat wires experimentally. It is found that the relation of carbon fibers can be modelled by a parabolic(or hyperbolic) function in the early stage of deformation. However because the relation is not consistent when it is unloaded and reload, carbon fibers are not suitable for this purpose. Metallic heat wires show a consistent linear relation during loading and unloading in the elastic deformation and are suitable for this purpose. To estimate the electromechanics relation of metallic wires, we developed a simple formula based on the rigid plasticity. We propose a new kind of prestressing tendons whose stress can be monitored.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.241-247
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• 2015

교량이나 배관과 같이 긴 길이의 구조물은 처짐 및 변형이 발생하기 쉽다. 이러한 구조물의 건전성 감시를 위해서는 국부적인 물리량 측정뿐만 아니라 전체의 형상 감시가 필요하다. 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating; FBG) 센서는 광섬유에 다수의 센서 적용이 가능하여 대형 구조물 감시에 효과적이다. 본 연구에서는 FBG를 이용하여 구조물의 다점에서 변형률을 측정하고, 이를 바탕으로 구조물 전체의 형상 추정을 위한 연구를 수행하였다. 구조물의 정확한 감시가 가능하도록 3차원의 형상 추정을 연구하고 실험적 검증을 수행하였다. 실험 결과 구조물의 변형에 따른 형상 변화의 추정이 가능함을 확인하였고, 추가로 특정 위치에서의 처짐량을 실제 마이크로미터로 측정한 값과 예측된 값을 비교하여 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.581-588
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• 2014

최근에 널리 사용되고 있는 PSC 교량은 콘크리트의 처짐과 균열 등의 취약점을 긴장재와 강봉을 사용하여 보완하고 성능을 향상시킨 구조물이다. 따라서 PSC 교량에서 긴장재에 작용하는 하중을 적절하게 산정하는 것은 구조물의 안전하고 효율적인 유지, 보수를 위하여 중요하다. 이 논문은 텐던에 작용하는 하중과 앵커헤드 변형과의 관계를 확인하기 위하여 멀티 텐던 앵커헤드의 변형률에 대한 수치해석을 수행하고 분석한 것이다. 정확한 해석을 위하여 재료의 물성, 접촉 문제의 비선형성 등을 모두 고려하였으며 해석은 범용 유한요소 프로그램인 Abaqus를 사용하여 수행되었다. 수치해석 결과로부터 텐던에 작용하는 하중을 추정하는 데에는 hoop 방향 변형률이 가장 유용하며, 마찰 계수, 경계조건, 그리고 배치 등에 따라 영향을 받는 것을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권1호
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• pp.83-94
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• 2023

An accurate and highly efficient inverse element labelled iPCB is developed based on the inverse finite element method (iFEM) for real-time shape estimation of plane-curved structures (such as arch bridges) utilizing onboard strain data. This inverse problem, named shape sensing, is vital for the design of smart structures and structural health monitoring (SHM) procedures. The iPCB formulation is defined based on a least-squares variational principle that employs curved Timoshenko beam theory as its baseline. The accurate strain-displacement relationship considering tension-bending coupling is used to establish theoretical and measured section strains. The displacement fields of the isoparametric element iPCB are interpolated utilizing nonuniform rational B-spline (NURBS) basis functions, enabling exact geometric modelling even with a very coarse mesh density. The present formulation is completely free from membrane and shear locking. Numerical validation examples for different curved structures subjected to different loading conditions have been performed and have demonstrated the excellent prediction capability of iPCBs. The present formulation has also been shown to be practical and robust since relatively accurate predictions can be obtained even omitting the shear deformation contributions and considering polluted strain measures. The current element offers a promising tool for real-time shape estimation of plane-curved structures.