• Computational Structural Engineering : An International Journal
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• 제3권1호
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• pp.1-7
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• 2003

For system identification of large structures, it is not practical to identify the entire structure due to the prohibitive computational time and difficulty in numerical convergence. This paper explores the possibility of performing system identification at substructure level, taking advantage of reduction in both the number of unknowns and the number of degrees of freedom involved. Another advantage is that different portions (substructures) of a structural system can be identified independently and even concurrently with parallel computing. Two substructural identification methods are formulated on the basis whether substructural approach is used to obtain first-order or second-order model. For substructural first-order model, identification at the substructure level will be performed by means of the Observer/Kalman filter Identification (OKID) and the Eigensystem Realization Algorithm (ERA) whereas identification at the global level will be performed to obtain second-order model in order to evaluate the system's stiffness and mass parameters. In the case of substructural second-order model, identification will be performed at the substructure level throughout the identification process. The efficiency of the proposed technique is shown by numerical examples for multi-storey shear buildings subjected to random forces, taking into consideration the effects of noisy measurement data. The results indicate that both the proposed methods are effective and efficient for damage identification of large structures.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권4호
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• pp.359-368
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• 2018

In this paper, a method is presented to identify the physical and modal parameters of multistory shear building based on substructural technique using block pulse generalized operational matrix and genetic algorithm. The substructure approach divides a complete structure into several substructures in order to significantly reduce the number of unknown parameters for each substructure so that identification processes can be independently conducted on each substructure. Block pulse functions are set of orthogonal functions that have been used in recent years as useful tools in signal characterization. Assuming that the input-outputs data of the system are known, their original BP coefficients can be calculated using numerical method. By using generalized BP operational matrices, substructural dynamic vibration equations can be converted into algebraic equations and based on BP coefficient for each story can be estimated. A cost function can be defined for each story based on original and estimated BP coefficients and physical parameters such as mass, stiffness and damping can be obtained by minimizing cost functions with genetic algorithm. Then, the modal parameters can be computed based on physical parameters. This method does not require that all floors are equipped with sensor simultaneously. To prove the validity, numerical simulation of a shear building excited by two different normally distributed random signals is presented. To evaluate the noise effect, measurement random white noise is added to the noise-free structural responses. The results reveal the proposed method can be beneficial in structural identification with less computational expenses and high accuracy.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제61권6호
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• pp.807-816
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• 2017

In this paper, we introduce an efficient new model reduction method, named the automated static condensation method, which is developed for the local analysis of large finite element models. The algebraic multilevel substructuring procedure is modified appropriately, and then applied to the original static condensation method. The retained substructure, which is the local finite element model to be analyzed, is defined, and then the remaining part of the global model is automatically partitioned into many omitted substructures in an algebraic perspective. For an efficient condensation procedure, a substructural tree diagram and substructural sets are established. Using these, the omitted substructures are sequentially condensed into the retained substructure to construct the reduced model. Using several large practical engineering problems, the performance of the proposed method is demonstrated in terms of its solution accuracy and computational efficiency, compared to the original static condensation method and the superelement technique.

• 수산해양기술연구
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• 제29권2호
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• pp.132-151
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• 1993

The proposed method in this paper. termed the substructural reanalysis technique, utilizes the computational merits of the component mode synthesis technique and of reanalysis technique for the design sensitivities of the dynamic characteristics of substructurally combined structure. It is shown that the dynamic characteristics of the entire structure can be obtained by synthesizing the substructural eigensolution and the characteristics of the eigensolution for the design variables of the modifiable substructure. In this paper , the characteristics of the eigenvalue problems obtained by this proposed method are compared to exact eigensolution in terms of accuracy and computational efficiency. and the advantage of this proposed method as compared to the direct application of the whole structure and experimental results is demonstrated through examples of numerical calculation for the dynamic characteristics (natural frequencies and mode shapes) of a flexible vibration of thin cylinderical shell with branch shell under 2-end fixed positions, boundary condition. Thin cylinderical shell of overall length 1280mm, external diameter 360mm, thickness 3mm with branch shell is made of mild steel. The load condition for dynamic response in this paper is impulsive load of which magnitude is 10kgf, which have short duration of 0.1 sec. and time interval applied to calculate. $\Delta$T is 1.0$\times$10 super(-4) seconds.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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• pp.184-191
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• 1997

A method, termed as the substructural sensitivity synthesis method, which utilizes the computational merits of the component mode synthesis technique is proposed to calculate design sensitivity of modal parameters of substructurally combined structures. In this method, the sensitivity analysis is combined with component mode synthesis thchnique. thus the degrees of freedom of a combined structure can be dramatically reduced. Free-interface mode method including the residual attachment modes among the component mode synthesis methods is used to calculate the modal sensitivity of the combined structure. For the design sensitivities of modal properties of structure, the Nelson's method, which is exact solving method is used. It is shown that the modal sensitivities of the entire structure can be obtained by synthesizing the substructural modal data, and the sensitivities of the modal data about the design variables of modifiable substructure. Using the proposed method, the final degrees of freedom of entire structure can be remarkably reduced to calculate the modal parameter sensitivities. With a structure composed of beams and plates, as an example, the sensitivities of the eigenvalues and eigenvectors obtained by this proposed method were compared with the exact solutions in terms of accuracy.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.140-149
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• 1992

한 구조물을 제작 설계할 경우, 단번에 모든 설계 조건들을 다 만족시키기는 쉽지 않고 몇번의 설계 변경을 통하게 된다. 이 경우 만족스러운 기능을 위한 설계 변경 방향 설정이 필요하고 그 설계 변경량도 결정해 주어야 한다. 마찬가지로 구조물의 진동 등 동적 거동 변경을 위해서는 어느 부분의 미소 변화에 대한 동적 성능 변화량(동특성 민감도)을 쉽게 추출해 낼 수 있어야 한다. 이를 위해 본고에서는 부분 구조물들로 조합된 전체 구조물에 대하여 설계변수에 대한 동적성능의 민감도를 좀더 쉽게 계산할 수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 이 방법은 부분 구조 진동형 합성법의 계산 이점을 충분히 이용하였으며 부분 구조 동특성 민감도 합성법이라고 일컬어진다. 본고의 주 내용으로, 전체 구조물의 진동 특성치 민감도가 부분 구조물의 진동 특성치 및 변경가능 부분 구조물의 내부 진동 민감도 등으로부터 합성되어 구해질 수 있음을 나타내 보였다. 예시 구조물로서 트러스 구조물이 선정되었고 통상적인 방법과 여기서 새로이 제시된 방법에 의한 해석결과 들을 비교하였으며, 결론적으로 새로운 방법이 정확도와 계산효율 면에서 충분한 이점이 있음을 보여 주었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.9-20
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• 1999

프레임 구조물의 접합부 손상을 평가하기 위하여 접합부 손상모델과 신경망기법을 이용한 손상평가기법을 제안하였다 구조물의 보-기둥 접합부를 접합부의 회전강성을 갖는 등가의 스프링요소로 표현하였으며 접합부의 손상도는 손상 전 후의 고정도계수의 감소비율로 정의하였다 손상평가를 위하여 다층퍼셉트론즈 신경망 기법을 제안하였으며 손상평가성능을 향상시키기 위하여 부분구조추정법, 노이즈첨가학습, 자료교란법등의 기법을 적용하였다 10층 프레임 구조물에 대한 수치 예제해석과 2층 프레임 구조물에 대한 실험 예제해석을 통하여 제안기법의 유용성을 평가하였다 계측지점이 일부분으로 제한되어 있고 계측자료에 심한 계측오차가 포함되어 있는 경우에도 손상평가가 합리적으로 이루어질수 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.543-553
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• 2004

이 연구는 구조물의 내진성능평가와 관련하여, 기설구조물의 현재 상태에서의 구조손상을 추정하고, 이를 반영하여 내진성능을 평가하도록 하는 절차를 제안하였다. 구조손상 추정을 위해서는 역섭동법을 사용하였고, 역섭동법의 단점을 극복하기 위하여 부분구조법과 Tikhonov의 정규화 방법을 도입하였다. 손상된 구조물의 내진성능 평가를 위하여 구조물의 지진응답과 해당 구조물의 지진손상지수를 이용하였고, 제안 방법을 20층 예제구조물에 적용하여 손상추정 결과를 반영하는 것의 영향을 분석하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.125-132
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• 2005

국내 건설기업들은 건설시장에서 경쟁우위를 확보하기 위해 모든 공종을 대상으로 원가절감 및 품질향상을 위한 노력을 경주하고 있다. 특히, 건축공사에서 골조공사는 전체 공정 및 원가에 영향을 크게 미치는 주요 공정으로서 철저한 공사 계획과 관리가 요구되는 부분으로서 생산활동 및 공사방식 선정효과를 크게 볼 수 있는 항목이다. 따라서 공사계획 단계에서 설계도서와 현장조건을 면밀히 분석하여 품질, 안전을 확보하면서 공기단축, 원가절감, 시공성 향상을 꾀할 수 있는 대안 개발이 필요하다. 본 연구는 설계 및 시공단계에서 지하 구조물의 원가절감을 창의적, 체계적으로 수행하기 위한 개선방안으로 YE기법을 검토하였다. 또한 이를 이론적, 실무적으로 적용 가능한 것으로 발전시키기 위해 지하 골조공사에 대한 VE모델을 정의하고 이를 실제현장에 적용하여 원가절감 효과와 VE 활용성을 검토한다. 따라서 본 연구는 건축물 지하 골조공사의 VE 활용모델로서 기술대안 선정방식 수립의 기초적 인 연구가 될 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.116-126
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• 1993

대형구조계의 진동해석에 효율적인 방법으로 알려진 부분구조 진동형 합성방법을 방법론적 관점에서 분류하면 부분구조계간의 연결부 경계조건을 어떻게 가정하는가에 따라 구속모드방법, 불구속 모드방법 및 혼합방법으로 대별할 수 있다. 이 방법들 중에서 불구속 모드방법이 보다 효율적이고 또 특정 부분구조의 실험결과 이용이 용이한 장점이 있으나 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 대형 구조계의 진동해석에 효율적이면서 정확도 높은 결과를 얻을 수 있는 불구속 모드방법을 정식화하였다. 불구속 모드방법의 정확도 향상 방안으로서 모드합성시 배제된 고차진동형의 영향을 잉여강성과 더불어 잉여관성 효과도 고려하여 보상하였고, 또 주파수이동기법을 도입하므로써 주관심 주파수 부근에서 더욱 정확도가 높은 결과를 얻을 수 있도록 함과 동시에 부분구조계가 semi-definite system일 경우 특이매트릭스를 처리해야 하는 문제점도 해결하였다. 상기방법의 정확도 및 계산효율성은 선체 2차원 단순화 모델을 포함한 일련의 유한요소모델에 대해 검증되었다. 상기방법에 의한 계산결과는 정확도에 있어서 진동형 합성에 이용된 부분구조계의 최고차 진동수 이하에서는 전체계를 직접 유한요소해석한 경우와 대등하고, 구속모드방법보다 효율적이면서 정확도가 더 높은 결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.