• Title, Summary, Keyword: 신뢰성 해석

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Reliability-based Design Optimization using MD method (곱분해기법을 적용한 신뢰성 기반 최적 설계)

  • Lee, Tae-Hee;Kim, Tae-Kyun
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.101-104
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    • 2009
  • 최적설계는 설계자가 요구하는 제한조건을 만족시키는 범위에서 목적함수가 최소가 되는 설계점을 찾는 방법이다. 그러나 기존의 최적설계는 불확실성의 영향을 고려하지 않아 최적해가 제한조건의 경계에 위치하고 이것은 모델링과정이나 가공 등으로 인한 오차에 대한 영향을 고려하지 않는 문제점이 있다. 신뢰성 기반 최적설계는 불확실성을 정량화하면서 신뢰도를 계산하는 신뢰도 해석과정과 최적설계과정을 포함한다. 일반적으로 신뢰성 해석은 크게 추출법, 급속 확률 적분법, 모멘트 기반 신뢰성해석이 있다. 가장 널리 사용되는 급속 확률 적분법 중 최대 손상 가능점(MPP) 방법은 많은 MPP점이 존재하는 경우 수치적 비용이 증가하는 문제점과 표준 정규분포 공간으로 변환하는 과정에서 제한조건의 비선형성을 증가시켜 큰 오차를 발생시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 RBDO를 수행하기에 앞서 선행되어야 할 신뢰성해석 방법으로 곱분해기법을 사용하였고 이로부터 민감도 정보를 유도하여 기울기 기반 최적화 알고리즘을 적용하였다.

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Reliability Analysis of Multiple Failure Modes of Rubble-Mound Breakwaters (경사제의 다중 파괴모드에 대한 신뢰성 해석)

  • Lee, Cheol-Eung
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.20 no.2
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    • pp.137-147
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    • 2008
  • A reliability analysis has been performed to investigate the systematic stability of multi-failure modes of rubble-mound breakwaters. The reliability functions of four different failure modes are established straightforwardly. AFDA(Approximate Full Distribution Approcah) reliability models for each failure modes are directly developed and satisfactorily calibrated through the comparison with CIAD's results. In the reliability analysis of single failure mode, the probabilities of failure are calculated and the influence coefficients of random variables in the failure modes are properly evaluated. Meanwhile, three different models such as uni-modal bounds, bimodal bounds, and PNET are applied to evaluate the probabilities of failure of multi-failure modes for rubble-mound breakwaters. It may be found that uni-modal bounds tend to overestimate the probability of failure of multi-failure modes. Therefore, for the systematic reliability analysis of multi-failure modes, it is recommended to use bi-modal bounds or PNET which consider the correlation between the failure modes for rubble-mound breakwaters. By introducing the reliability analysis of multi-failure modes, it could be possible to find out the additional probabilities of failure occurred by the multi-failure modes of a multi-component system such as rubble-mound breakwaters.

Basic Study on the Reliability Analysis of Structural Systems (시스템 신뢰성 해석에 관한 기초연구)

  • Lee, Joo-Sung
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.3 no.2
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    • pp.145-157
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    • 1989
  • 본 논문의 주목적은 불연속 또는 연속계 구조물의 시스템 신뢰성해석(system reliability analysis)을 위한 보다 일반적인 방법을 소개하는데 있다. 본 논문에서는, 확대하중증분법(extended incremental load method)이라고 불리우는데, 지금까지의 신뢰성 해석법 중 종래의 하중증분법이 갖는 단점을 보완하고, 여러 형태의 하중이 작용하는 구조물에 대해, 부재의 파괴후 거동(post-ultimate behaviour)을 다른 방법보다 더 실제적으로 고려할 수 있는 장점을 갖도록 개발한 것이다. 본 방법의 또 하나의 장점은 구조설계시 사용하는 강도공식(strength formula) 을 시스템 신뢰성 해석에서 직접 이용할 수 있다는 점이다. 이 방법은 부유식 해양구조물 같은 연속계 구조물의 시스템 신뢰성 해석을 위해 개발되었는데, 이 논문에서는 실제 구조물은 다루지 않고, 방법의 정당성과 아울러 수정된 안전여유식의 적용가능성을 보여주는 것에 중점을 두었다. 본 논문의 부유식 해양구조물들에 적용한 결과는 후일 발표할 예정이다.

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Slope Stability Analysis Considering Multi Failure Mode (다중파괴모드를 고려한 사면안정해석)

  • Kim, Hyun-Ki;Kim, Soo-Sam
    • Journal of the Korean Society for Railway
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    • v.14 no.1
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    • pp.24-30
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    • 2011
  • Conventional slope stability analysis is focused on calculating minimum factor of safety or maximum probability of failure. To minimize inherent uncertainty of soil properties and analytical model and to reflect various analytical models and its failure shape in slope stability analysis, slope stability analysis method considering simultaneous failure probability for multi failure mode was proposed. Linear programming recently introduced in system reliability analysis was used for calculation of simultaneous failure probability. System reliability analysis for various analytical models could be executed by this method. For application analysis for embankment, the results of this method shows that system stability of embankment calculate quantitatively.

Probabilistic finite Element Analysis of Eigenvalue Problem- Buckling Reliability Analysis of Frame Structure- (고유치 문제의 확률 유한요소 해석)

  • 양영순;김지호
    • Computational Structural Engineering
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    • v.4 no.2
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    • pp.111-117
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    • 1991
  • The analysis method calculating the mean and standard deviation for the eigenvalue of complicated structures in which the limit state equation is implicitly expressed is formulated and applied to the buckling analysis by combining probabilistic finite element method with direct differential method which is a kind of sensitivity analysis technique. Also, the probability of buckling failure is calculated by combining classical reliability techniques such a MVFOSM and AFOSM. As random variables external load, elastic modulus, sectional moment of inertia and member length are chosen and Parkinson's iteration algorithm in AFOSM is used. The accuracy of the results by this study is verified by comparing the results with the crude Monte Carlo simulation and Importance Sampling Method. Through the case study of some structures the important aspects of buckling reliability analysis are discussed.

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System Reliability-Based Safety Assessment of Steel Cable-Stayed Bridges (체계신뢰성방법에 기초한 강사장교의 안전도평가)

  • 조효남;임종권;박경훈
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.4
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    • pp.351-360
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    • 1998
  • 본 논문에서는 실용적 체계신뢰성에 기초한 강사장교의 안전도평가를 위한 체계적인 모형을 제안하였다. 공용중인 강사장교의 시스템 안전도평가를 위하여 요소신뢰성해석을 위한 케이블, 주형 그리고 주탑의 한계 상태모형과 각 요소들간의 조합파괴를 포함하는 주파괴경로를 정의할 수 있는 체계신뢰성해석 모형을 제안하였다. 요소신뢰성해석을 위한 수치해석기법으로는 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 사용하였고, 체계신뢰성해석을 위해서는 부분 ETA(partial Event Tree Analysis) 모형을 사용하였다. 제안된 방법의 타당성을 고찰하기 위하여 진도대교의 안전도 평가에 적용하였다. 부분 ETA 모혀을 사용한 체계신뢰성 평가 방법은 기존의 요소신뢰성 방법에 비해 구조물의 여용성을 충분히 반영하는 상당히 합리적이며 실제적인 결과를 보여주는 실용적인 방법으로 판단된다.

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Reliability Analysis for Estimations of the Probability of Pipe Breaking (파이프의 파괴확률 산정을 위한 신뢰성 해석)

  • Kwon, Hyuk-Jae;Lee, Cheol-Eung;Choi, Han-Kuy
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.850-853
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    • 2008
  • 송수관이나 배수관은 계획된 필요유량을 특정 지점까지 안전하게 전달할 수 있도록 설계되지만 여러 가지원인으로 인하여 갑작스런 파열이나 균열이 일어난다. 파이프 파괴의 원인으로는 수격현상, 관의노화, 파이프 외부로부터의 충격, 흙의 상태, 그리고 파이프 설치시의 공사여건 등이 있다. 본 연구에서 여러 가지 요인들을 불확실성 인자로 가정하여 파이프의 파괴확률을 산정할 수 있는 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. 상수관망의 설계 시 파이프의 두께를 산정하는 주 장력 공식을 이용하여 신뢰함수를 만들고 파이프의 파괴확률을 계산하였다. 신뢰함수를 구성하는 확률변수들 중 파이프의 내압에 대한 분포함수는 정규분포가 아닌 극치분포(Gumbel distribution)를 따른다는 것을 부정류 수치해석 결과로서 알 수 있었고 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 기법을 사용하여 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 모형을 이용하여 파이프의 두께, 직경, 허용응력, 그리고 파이프 내압에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 해석모형을 이용하여 보다 안전하고 경제적인 송배수관의 설계기법을 구축할 수 있을 것이다.

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Reliability Analysis Considering Modeling Uncertainty (모델링불확실성을 고려한 신뢰성 해석)

  • Kim, Jeong-Jung
    • Computational Structural Engineering
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    • v.28 no.3
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    • pp.13-17
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    • 2015
  • 본 기사에서는 모델링불확실성(modeling uncertainty)에 따른 신뢰성 해석결과의 가변성(variability)을 가능성 분포함수(possibility distribution function)를 구성하여 해결하는 방법을 AISC(1998), AIJ(1985), CSA(1994)에서 제안된 3개의 최대 D/t 계산식을 예로 들어 소개하였다. 확신정도가 측정된 신뢰성지수 들을 얻을 수 있으며, 확신정도를 고려한 신뢰성지수의 결정이 가능하게 된다. 다양한 형태의 불확실성에 대하여 그 형태에 맞는 적합한 불확실성 모델링을 사용하는 것도 중요하지만, 확률적 표현에 익숙한 우리의 인지구조를 고려하여 기존의 신뢰성 해석에 어떻게 다양한 불확실성 모델링 방법을 접목시킬 것인지에 대한 연구도 중요할 것이다.

Application of Importance Sampling to Reliability Analysis of Caisson Quay Wall (케이슨식 안벽의 신뢰성해석을 위한 중요도추출법의 적용)

  • Kim, Dong-Hyawn;Yoon, Gil-Lim
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.21 no.5
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    • pp.405-409
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    • 2009
  • Reliability analysis of coastal structure using importance sampling was shown. When Monte Carlo simulation is used to evaluate overturng failure probability of coastal structure, very low failure probability leads to drastic increase in simulation time. However, importance sampling which uses randomly chosen design candidates around the failure surface makes it possible to analyze very low failure probability efficiently. In the numerical example, failure probability of caisson type quay wall was analyzed by using importance sampling and performance according to the level of failure probability was shown.

Reliability Analysis Modeling for LRFD Design of Bridge Abutments (LRFD 설계를 위한 교대의 신뢰성 해석 모델)

  • Eom, Jun-Sik
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.30 no.8
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    • pp.5-11
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    • 2014
  • The objective of this paper is to develop a rational reliability analysis procedure for the LRFD design provisions of bridge substructures. A bridge abutments is considered in this study. The reliability analysis is applied to determine the relationship between the major design parameters for bridge abutment and reliability index. The considered load components include dead load, vertical and horizontal earth pressure, earth surcharge, and vehicle live load. Several limit states are considered: foundation bearing capacity, sliding, and overturning. The analysis results show that the most important parameter in the reliability analysis is the effective stress friction angle of the soil. The reliability indices are calculated using Monte Carlo simulations for a selected bridge abutment. The results of the sensitivity analysis indicate that reliability index is most sensitive with regard to resistance factor and horizontal earth pressure factor.