• 한국지진공학회논문집
• /
• 제8권6호통권40호
• /
• pp.55-66
• /
• 2004

현재 국내에서는 벽과 바닥판만으로 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 건설되고 있다. 아파트와 같은 주거구조물에서는 다양한 진동원에 의하여 진동이 발생하고 이러한 진동은 벽과 바닥판을 통하여 이웃한 세대 및 위, 아래층 세대로 전달되게 된다. 벽식구조물의 진동해석을 정확하게 수행하기 위해서는 벽과 바닥판을 많은 수의 유한요소로 세분한 모델을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 아파트와 같은 벽식구조물 전체를 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 줄어든 해석시간과 컴퓨터 메모리를 사용하여 정확한 해석결과를 얻기 위하여 행렬응축기법으로 벽과 바닥판에 수직인 자유도만 가지는 효율적인 진동해석 모델을 제안한다. 벽식구조물에서 벽과 바닥에 수직인 자유도만을 남기고 나머지 자유도를 행렬응축기법을 통하여 한꺼번에 소거를 한다면 행렬응축과정에서 상당히 많은 양의 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 벽이나 바닥판에 수직인 자유도만을 가진 수퍼요소를 생성한 후 이를 조합하여 한 층을 나타내는 부분구조를 만들고 최종적으로 부분구조를 조합하여 전체 구조물을 구성하는 모형화 기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 3층 및 5층의 벽식구조물을 예제구조물로 사용하여 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석방법의 결과는 절점당 6개의 자유도를 모두 사용한 해석모델의 결과와 비슷한 정확성을 보이면서도 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄일 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.651-659
• /
• 2002

Component Mode Synthesis (CMS) is a dynamic substructuring technique to get an approximate eigensolutions of large degree-of-freedom structures divisible into several components. But, In practice. most of large structures are modeled by different teams of engineers. and their respective finite element models often require different mesh resolutions. As a result, the finite element substructure models can be non-conforming and/or incompatible. In this work, A hybrid version of component mode synthesis using a localized lagrange multiplier to treat the non-conforming mesh problem was derived. Evolution Strategies (ESs) is a stochastic numerical optimization technique and has shown a robust performance for solving deterministic problems. An ESs conducts its search by processing a population of solutions for an optimization problem based on principles from natural evolution. An optimization example for raising the first natural frequency of a plate structure using beam stiffeners was presented using hybrid component mode synthesis and robust evolution strategies (RES) optimization technique. In the example. the design variables are the positions and lengths of beam stiffeners.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권3호
• /
• pp.175-182
• /
• 2022

부분구조화 기법은 자유도가 많고 복잡한 구조물의 유한요소 해석 모델 단순화에 효율적으로 적용될 수 있는 기법이다. 대표적으로 선형 문제에 대해서는 Craig-Bampton method 등이 있다. Craig-Bampton method는 경계 요소를 제외한 나머지 요소의 불필요한 자유도를 제거함으로써 선형 구조물의 축소를 수행한다. 최근에는 부분구조화 기법과 더불어 구조물의 최적설계를 위해 멀티레벨 최적화 기법이 많이 활용되고 있다. 시스템의 목표를 달성하기 위해 각 부구조에 새로운 목표를 할당하는 기법이다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 시스템 목표 달성을 위한 각 부구조별 내부 자유도 개수를 새로운 목표로 할당하고 최적화를 수행하였다. 최적화 절차로부터 도출된 부구조별 내부 자유도 개수를 이용하여 시스템의 축소를 수행하였다. 다양한 수치예제들을 통해 축소 모델에 대한 결과를 확인하였으며, 90% 이상의 정확도를 가지는 것을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제14권6호
• /
• pp.1005-1030
• /
• 2014

The need for assessing dynamic response of typical industrial piping systems subjected to seismic loading motivated the authors to apply model reduction techniques to experimental dynamic substructuring. Initially, a better insight into the dynamic response of the emulated system was provided by means of the principal component analysis. The clear understanding of reduction basis requirements paved the way for the implementation of a number of model reduction techniques aimed at extending the applicability range of the hybrid testing technique beyond its traditional scope. Therefore, several hybrid simulations were performed on a typical full-scale industrial piping system endowed with a number of critical components, like elbows, Tee joints and bolted flange joints, ranging from operational to collapse limit states. Then, the favourable performance of the L-Stable Real-Time compatible time integrator and an effective delay compensation method were also checked throughout the testing campaign. Finally, several aspects of the piping performance were commented and conclusions drawn.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.193-202
• /
• 2001

현재 국내에서는 아파트 건물을 짓는데 벽과 바닥판으로만 이루어진 벽식 구조형식을 많이 사용하고 있다. 이러한 고층 아파트건물을 해석하기 위해서 ETABS나 MIDAS/BDS 같은 상용프로그램이 주로 사용되고 있다. ETABS는 해석상의 편의를 위하여 바다판을 강막으로 가정하여 모형화 하고 바닥판의 휨강성은 고려하지 않고 있다. 이러한 가정은 프레임 구조물을 해석할 때에는 합리적이라고 할 수 있다. 그러나 벽식 구조물은 바닥판의 휨강성이 전체 구조물의 횡방향 강성에 큰 영향을 미치므로 바닥판의 휨강성을 고려하지 않으면 전체 구조물의 강성을 과소평가하게 된다. 따라서 바닥판을 판요소로 세분하여 모형화 하는 것이 필요하다. 그러나 이때 많은 양의 해석 시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 부분구조법과 행렬응축기법을 사용하여 해석 시간과 컴퓨터 메모리의 사용을 줄이면서도 바닥판의 휨강성을 효율적으로 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였고 예제를 통하여 검증하였다.

• 한국공작기계학회논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.16-22
• /
• 2001

In this study for reduction degree of freedom of dynamic model, a mixed method to combined finite element method and transfer matrix method is presented. This offers the advantages of an automatic reduction in the size of the eigenvalues problem and of a straightforward means of dynamic substructuring. The analytical procedure in this method for dynamic analysis of 3-dimensional cantilevered box beam are described. the result of numerical example is shown to demonstate the efficiency and accuracy of this method. The result form this example agree well those obtained by ANSYS, By using this technique, the number of nodes required in the regular finite element method is reduced and therefore a smaller com-puter can be used.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제4권6호
• /
• pp.809-828
• /
• 2008

Real-time hybrid testing is an attractive method to evaluate the response of structures under earthquake loads. The method is a variation of the pseudodynamic testing technique in which the experiment is executed in real time, thus allowing investigation of structural systems with time-dependent components. Real-time hybrid testing is challenging because it requires performance of all calculations, application of displacements, and acquisition of measured forces, within a very small increment of time. Furthermore, unless appropriate compensation for time delays and actuator time lag is implemented, stability problems are likely to occur during the experiment. This paper presents an approach for real-time hybrid testing in which time delay/lag compensation is implemented using model-based response prediction. The efficacy of the proposed strategy is verified by conducting substructure real-time hybrid testing of a steel frame under earthquake loads. For the initial set of experiments, a specimen with linear-elastic behavior is used. Experimental results agree well with the analytical solution and show that the proposed approach and testing system are capable of achieving a time-scale expansion factor of one (i.e., real time). Additionally, the proposed method allows accurate testing of structures with larger frequencies than when using conventional time delay compensation methods, thus extending the capabilities of the real-time hybrid testing technique. The method is then used to test a structure with a rate-dependent energy dissipation device, a magnetorheological damper. Results show good agreement with the predicted responses, demonstrating the effectiveness of the method to test rate-dependent components.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.351-365
• /
• 2002

현재 국내에서는 벽체와 바닥판으로만 구성된 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 사용되고 있다. 또한 청력에 대한 저항이 뛰어나기 때문에 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물이 고층 빌딩의 구조시스템으로 자주 이용된다. 기능적인 이유로 인해 이러한 구조물들의 전단벽에는 하나 또는 여러 개의 개구부가 발생하게 된다. 개구부가 있는 전단벽을 정확하게 해석하기 위해서는 여러 개의 유한요소를 사용하여 구조물을 세분모형화하는 것이 필요하다. 그러나, 전체 구조물을 유한요소로 세분하여 모형화하는 것은 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리를 소요하게 된다. 개구부의 수, 크기, 위치에 상관없이 적용할 수 있는 효율적인 해석기법이 본 논문에서 제안되었다. 제안된 해석기법에서는 슈퍼요소와 부분구조, 행렬응축, 가상보 등을 이용하였고 제안된 해석기법의 효율성을 검증하기 위해 벽식구조물과 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물의 3차원 해석이 수행되었다. 예제구조물의 해석을 통해 제안된 해석기법이 해석시간과 컴퓨터메모리를 크게 감소시키고, 정확한 해석결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.253-259
• /
• 2018

Structure behaviors resulting from an earthquake are experimentally simulated mainly through a shaking table test. As for large-scale structures, however, size effects over a miniature may make it difficult to assess actual behaviors properly. To address this problem, research on the hybrid simulation is being conducted actively. This method is to implement numerical analysis on framework members that affect the general behavior of the structure dominantly through an actual scale experiment and on the rest parts by applying the substructuring technique. However, existing studies on hybrid simulation focus mainly on Slow experimental methods, which are disadvantageous in that it is unable to assess behaviors close to the actual level if material properties change depending on the speed or the influence of inertial force is significant. The present study aims to establish a Real-time hybrid simulation system capable of excitation based on the actual time history and to verify its performance and applicability. The hybrid simulation system built up in this study utilizes the ATS Compensator system, CR integrator, etc. in order to make the target displacement the same with the measured displacement on the basis of MATLAB/Simulink. The target structure was a 2-span bridge and an RC pier to support it was produced as an experimental model in order for the shaking table test and Slow and Real-time hybrid simulations. Behaviors that result from the earthquake of El Centro were examined, and the results were analyzed comparatively. In comparison with the results of the shaking table test, the Real-time hybrid simulation produced more similar maximum displacement and vibration behaviors than the Slow hybrid simulation. Hence, it is thought that the Real-time hybrid simulation proposed in this study can be utilized usefully in seismic capacity assessment of structural systems such as RC pier that are highly non-linear and time-dependent.