• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.329-334
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• 2017

다양한 산업 분야의 구조물은 여러 부구조의 조합으로 구성되며, 시스템의 자유도 또한 무수히 많다. 높은 복잡성을 가지는 구조물의 해석 및 계산 효율을 향상시키기 위해서 해석 모델의 단순화 및 자유도 축소가 요구된다. 지난 50여 년 동안 규모가 큰 공학적 문제를 단순화하기 위해 다양한 부분구조화 기법들이 개발되어 왔다. 이러한 부분구조화 기법들은 Newton-Raphson 알고리즘 등과 같은 반복계산을 동반하는 비선형 구조해석 문제 해석에 매우 효과적이다. 본 논문에서는 기 개발된 비선형 부분구조화 기법 중의 하나인 모드미분(modal derivatives)을 이용하여 기하비선형 보의 모델 축소에 적용하고자 한다. 모드미분은 모드 기반 축소 기저의 2차항의 형태로, 선형모드의 조합으로 근사 가능한 변위벡터를 미소변위에 대한 Taylor 급수를 통해 확인할 수 있으며, 시스템의 고유치 문제를 모드 좌표로 미분을 함으로써 얻어진다. 모드미분에는 비선형 접선 강성행렬의 미분을 포함하고 있으며, 이는 유한차분법 등의 근사를 통해 계산할 수 있다. 제안된 방법론은 기하학적 비선형 문제에 우수한 성능을 보이는 동시회전 유한요소법에 적용하였다. 수치예제를 통해 보의 경계가 수평으로 움직일 수 있는 문제에서는 기존의 모드축소기법이 매우 비효율적임을 알 수 있었다. 한편 모드미분을 이용한 축소기법은 다양한 경계조건에 대하여 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.103-115
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• 2001

현재 소규모 유역에서의 수공구조물의 설계시 확률강우강도식을 사용하여 강우량을 산정하는 것이 일반적인 적용방법으로 이용되어지고있다. 확률강우의 산정은 그 자체로서 불확실성을 많이 내포하고 있으나 현실적으로 강우의 비선형성을 해석함에 있어 단순화는 배제 할 수 없는 필요사항이다. 따라서 본 연구에서는 확률강우량 산정을 위한 강우강도식의 산정에 있어서 그 비선형성을 잘 모의할 수 있는 방법에 관하여 연구하여 보았다. 연구결과에 의하면 유전자 알고리즘이 시산법이나 비선형계획법의 일종인 Powell 기법에 비하여 더 신뢰성 높은 방법임을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.117-126
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• 2002

본 논문에서는 횡비틀림좌굴을 고려하는 2차 소성힌지해석법을 이용하여 3차원 강뼈대구조물의 설계기법을 개발하였다. 본 해석은 구조시스템 및 개별부재의 재료적 기하학적 비선형 거동을 고려한다. 더욱이, 종래의 2차 소성힌지해석에서 횡비틀림좌굴효과에 의한 휨강도 감소효과를 고려하지 못한 문제를 해결하였다. 강뼈대구조물의 잔류응력과 휨에 의한 비선형성 및 기하학적 불완전성에 의한 점진적인 소성화효과를 고려하는 효율적인 방법을 기술하였다. 횡비틀림좌굴효과를 고려하기 위하여 비지지장 및 단면 형상으로 구성되는 침강도 감소모델을 사용하였다. 개발된 2차 소성힌지해석법을 LRFD 설계방법과 비교함으로서 검증하였다. 예제해석을 통하여 횡비틀림좌굴효과는 2차 소성힌지해석법에 고려해야 할 중요한 요소임을 알 수 있었다. 본 해석은 실제 설계에 활용할 수 있는 효율적이고 신뢰성 있는 방법이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.535-541
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• 2010

본 연구에서는 정상상태의 비선형 열탄성 문제에 대하여 탄성 계수 및 열전도 계수에 대해서 보조변수법을 이용한 연속체 기반의 설계민감도 방정식을 유도하였고, 온도와 변위장이 연성된 보조방정식을 정의하여 효율적으로 설계민감도 해석을 수행하여 위상 최적설계에 적용하였다. 수치 예제를 통하여 열탄성 문제에서 위상 최적설계가 갖는 요소망 의존성을 살펴보았다. 또한 열 하중이 지배적인 경우와 기계적 하중이 지배적인 경우를 비교하여 다중 물리 연성문제에서 위상 최적설계가 갖는 하중에 대한 의존성을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-13
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• 2009

이 논문에서는 복잡한 기하학적 형상과 비선형 특성들을 보이는 곡선 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 사장교의 극한거동을 안정적으로 예측하기 위한 비선형 해법을 제시하였다. PSC 교량 구조물의 비선형 거동 및 극한거동을 예측하기 위한 해법으로서 하중제어법(load control strategy)과 변위제어법(displacement control strategy)을 적용하였다. 콘크리트의 과다한 균열과 재료상태 및 케이블 장력의 급격한 변화로 인해 불평형력(unbalanced load)이 크게 변화하여 이들 두 해법으로 해를 구할 수 없는 경우에 대한 대안으로서 불평형력을 적정한 비율로 감소시키면서 하중제어 법을 적용하여 해를 안정적으로 구해 나가는 불평형력 감쇠(scale-down of the unbalanced load)를 적용한 하중제어법을 제시하였다. PSC 거더교의 극한해석을 수행하여 불평형력 감쇠를 적용한 하중제어법의 정당성을 평가하였다. 또한 곡선 PSC 사장교의 극한해석에 이 논문에서 제시한 비선형 해법을 적용하여 복잡한 비선형성으로 인해 해가 수렴하기 어려운 해석에도 이 해법이 유용함을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.149-155
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• 1997

본 논문에서는 비선형 시변 시스템을 제어할 경우 제어시스템의 안정성을 보장하고 성능을 향상시키기 위한 새로운 적응제어 구조를 전개하였다. 주어진 플랜트가 선형 시불변이라는 가정하에 표준 기준 모델 적응제어기가 적용될 경우 발생되는 출력오차는 플랜트의 비선형 시변특성으로 인하여 점근적으로 0에 수렴되지 않는다. 이때 미지의 출력오차를 점근적으로 0에 수렴시키는 방법으로 퍼지보상기를 사용하였으며 결과적으로 플랜트의 비선형 시변 특성을 보상하는 효과를 얻을 수 있었다. 퍼지 보상기로는 출력오차등의 조건에 따라 이득이 변하는 퍼지 PID 보상기를 도입하여 안정하게 설계되도록 노력하였다. 또한 출력오차를 점근적으로 0에 수렴시키는 것은 표준 기준 모델 적응제어기 내부의 모든 파라미터와 신호가 유한하게 됨을 의미하기 때문에, 제어시스템 전체의 안정도를 보장할 뿐만 아니라 결과적으로 과도응답 성능을 향상시킬 수 있게 되었다. 몇가지 예제를 대상으로 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석함으로써 비선형 시변 시스템을 제어할 경우 본 논문에서 전개된 새로운 적응제어 구조의 타당성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.379-382
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• 2009

횡방향으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 거동은 구속되지 않은 콘크리트와는 다른 거동을 한다. 보통강도 콘크리트에서 구속효과를 고려한 콘크리트 재료모델로는 Mander 모델이 대표적이며 고강도 콘크리트의 구속효과의 경우 여러 연구자들에 의하여 제안된 모델 중 공시체 수준의 실험결과와 잘 일치하는 Sakino-Sun 모델을 사용하였다. 보통강도에서는 Mander모델을 고강도 콘크리트에서는 Sakino-Sun 모델을 사용하였으나 중간 강도인 30-40MPa의 강도에서 Mander 모델과 Sakino-Sun 모델의 적용시 실험결과와 해석결과가 다소 차이를 보이며 또한 두 모델은 적용할 수 있는 최대 또는 최소 콘크리트 압축강도의 한계범위가 명확하지 않다. 따라서 이 연구에서는 30-40MPa의 강도의 횡방향으로 구속된 콘크리트의 비선형 재료모델을 제안하고 실제 30-40MPa의 압축강도를 갖는 콘크리트 공시체의 일축압축시험 결과와의 비교를 통해 그 적용성을 검토하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.21-28
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• 1998

본 논문은 고정 슬라이딩면을 갖는 가변 구조 제어기의 단점인 도달영역에서의 파리미터의 불확실성과 외부 외란에 대한 민간성을 감소시키는 방안으로 고정 슬라이딩면 대신 비선형 퍼지 슬라이딩면을 제시한다. 비선형 퍼지 슬라이딩면을 통하여 시스템 상태 궤적이 초기 위치에서부터 평형점에 이르기까지 외란과 파라미터의 불확실성에 강인하게 되며 아울러 고정 슬라이딩면까지의 도달시간 뿐만 아니라 평형점까지의 도달시간도 감소하게 되는 특성을 보이고자 한다. 본 논문은 회전 역진자을 이용한 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘을 적용하여 타당성을 입증하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.339-344
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• 2000

Newton-Raphson 기법은 구조물의 비선형 해석에 널리 쓰이는 반복계산기법이다. 비선형 해석을 위한 반복계산기법은 컴퓨터의 발달을 감안해도 상당한 계산시간이 소요된다. 본 논문에서는 신경회로망 예측을 사용한 Predicted Newton-Raphson 반복계산기법을 제안하였다. 통상적인 Newton-Raphson 기법은 이전스텝에서 수렴된 점으로부터 현재 스텝의 반복계산을 시작하는 반면 제시된 방법은 현재 스텝 수렴해에 대한 예측점에서 반복계산을 시작한다. 수렴해에 대한 예측은 신경회로망을 사용하여 이전 스텝 수렴해의 과거경향을 파악한 후 구한다. 반복계산 시작점이 수렴점에 보다 근접하여 위치하므로 수렴속도가 빨라지게 되고 허용되는 하중스텝의 크기가 커지게 된다. 또한 반복계산의 시작점으로부터 이루어지는 계산과정은 통상적인 Newton-Raphson 기법과 동일하므로 기존의 Newton-Raphson 기법과 정확히 일치하는 수렴해를 구할 수 있다. 구조물의 정적 비선형 거동에 대한 수치해석을 통하여 modified Newton-Raphson 기법과 제시된 Predicted Newton=Raphson 기법의 정확성과 효율성을 비교하였다. 제시된 Predicted Newton-Raphson 기법은 modified Newton-Raphson 기법과 동일한 해를 산출하면서도 계산상의 효율성이 매우 큼을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.731-734
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• 2011

본 연구에서는 강재로 구성된 선박충돌방호공의 최대방호능력을 산정하기 위하여 선박과 충돌방호공을 모델링하고 충돌거동을 해석하였다. 이러한 비선형충돌해석은 매우 큰 요소망과 고도의 비선형성을 려해야하기 때문에 이의 해석비용이 일반적인 해석에 비하여 매우 크므로 해석의 경제성을 확보하기 의사정적해석방법을 이용하여 해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 해석을 위한 수치 해석기법이 추가되었다. 해석결과 얻어진 선박과 방호공의 에너지소산곡선을 바탕으로 충돌선박이 교량하부구조에 도달하는 시점을 추정하고 이를 바탕으로 대상선박의 최대충돌속도를 산정하였다.