• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.29-42
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• 2005

구조물에 포함되어 있는 불확실성에 의한 영향은 논리적으로 구조물의 안전도 해석에 활용할 수 있는 신뢰성 평가방법에 의해 안전성 검토를 수행하는 것이 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 지진하중을 받는 사장교 구조물을 대상으로 확률유한요소법을 기존의 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하여 구조물의 동적응답해석 및 신뢰성해석을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 프로그램을 작성하였다. 이를 바탕으로 하여 확률변수에 따른 변위, 부재력 및 케이블긴장력 등에 대한 평균, 표준편차 및 변동계수 등을 검토함으로써 동적응답특성을 정량적으로 분석하였다. 또한 신뢰성지수 및 파괴확률을 검토하여 사장교 구조물의 안전성을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.141-152
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• 2007

극한하중을 견딜 수 있도록 설계된 구조물이라도 내재된 확률변수의 불확실성 때문에 구조물의 응답특성을 평가하는데 있어서 기존의 결정론적 방법에 비해 확률유한요소법을 이용하는 것이 보다 합리적일 것이다. 따라서 본 연구에서는 실제 시공된 사장교를 대상으로 확률변수가 교량의 안전성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 초기형상해석을 수행한 후, 확률유한요소해석 및 민감도 분석과정의 효율성을 위해 섭동법을 이용하여 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램의 정확성은 몬테카르로 시뮬레이션 방법에 의한 해석프로그램을 개발하여 검증하였다. 각각의 확률변수의 변동계수에 따른 대상 사장교의 응답에 대한 민감도 분석을 수행한 결과, 외부하중에 의한 영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 부재강성 및 케이블의 긴장력 등도 부재에 따라 큰 영향을 나타내므로, 구조물 설계 시 개발된 프로그램이 안전성 확보에 기여할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.397-402
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• 2003

일반적으로 암반의 물성은 암반이 가지고 있는 불확실성이란 특성 때문에 하나의 대표치로 표현되는 것보다는 어느 정도의 분산성을 포함하는 값으로 표현되는 것이 타당하다. 이러한 특성은 지하구조물 설계에 중요한 부분이지만 아직까지 잘 정립되지 못한 부분이다. 확률유한요소법은 결정론적 유한요소법에 대비되는 말로써 구조계의 불확실성을 해석에 반영하기 위해 개발된 방법이다. 따라서, 이 방법을 이용하면 구조계의 응답 변화도를 얻을 수 있고 이를 통하여 확률적 안정성 분석이 이루어 질 수 있다. 본 연구에서는 암반물성(변형계수)을 평균과 표준편차로 정의되는 확률변수로 표현하여 정수압상태의 암반에 원형공동이 굴착될 경우 변위의 응답변화도를 분석하였다. 분석된 변위의 응답변화도는 변형계수의 표준편차에 따라 상당한 편차를 보이고 있어 신뢰성 있는 변형계수의 평균과 표준편차를 이용한 지하구조물의 확률적 안정성 분석이 이루어져야 할 필요성을 보여주고 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.2037-2047
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• 1991

본 연구에서는 재료 결정격자의 기본단위나 결정립의 형상등 가장 기본적인 형태가 6각형이라는 점에 착안하여 취성재료의 파손모델로 부재들의 결손을 이용하는 결손확률모델을 제안하여 부재결손에 따른 각각의 파손 해석모델과 결손확률을 구한다. 그리고 비결손모델에서 구한 기본인장하중을 기초로 하여 해석하고자 하는 하중하에서 각각의 파손해석모델을 모델링하여 유한요소법으로 부재결손에 따른 요소중심에서의 최대주응력을 구하여 이론극한인장강도와의 비와 결손확률로 취성재료의 파손확률을 구한다. 또한 취성정도에 따른 균열길이에 대한 치수 매개변수를 구함으로써 재료강 도 연구에 기초가 되게 한다.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.46-51
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• 1997

본 고에서는 3차원 전선구조해석에 사용하는 직접구조해석기법 및 준직접구조해석기법에 대하여 설명하고 실선계산을 통하여 두 기법의 차이를 비교하였다. 직접구조해석은 준직접구조해석에 비하여 방대한 시간 및 노력이 요구되기 때문에 전선구조해석의 목적으로 사용하기에는 추천할 기법은 아니나 준직접구조해석의 검증, 피로해석 및 신로도 해석 등 응력의 확률 기준이 필요한 경우에는 필수적으로 수행해야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.93-104
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• 2011

본 연구에서는 댐이나 보와 같은 수리구조물이 설치된 포화 기초지반에서의 구속흐름(confined flow)에 대하여 확률론적 침투해석을 수행하였다. 침투해석은 유한요소법을 이용하였으며 투수계수의 수평방향과 연직방향의 공간적 상관성이 상이한 비등방성을 고려하였다. 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수(autocorrelation function)를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였으며 생성된 랜덤필드를 이용하여 확률론적 응답을 얻기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 이로부터 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성이 수리구조물과 기초의 침투로 인한 안정성과 관련된 기초를 통한 유량, 구조물 하부에 작용하는 양압력, 하류 유출면에서의 유출동수경사에 미치는 영향을 연구하였다. 해석결과로부터 투수계수의 확률분포와 자기상관 구조를 만족하는 랜덤필드로 고려하여 공간적 변동을 고려하는 방법은 결정론적 해석이나 투수계수를 하나의 랜덤변수로 고려하는 경우에 나타나지 않는 다양한 지반의 침투거동을 효과적으로 고려할 수 있음을 보여준다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.567-575
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• 2001

구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1822-1831
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• 1995

A general formulation of the design optimization problem with the random parameters is presented here. The formulation is based on the stochastic finite element second-order perturbation method ; it takes into full account of the stress and displacement constraints together with the rates of change of the random variables. A method of direct differentiation for calculating the sensitivity coefficients in regard to the governing equation and the second-order perturbed equation is derived. A gradient-based nonlinear programming technique is used to solve the problem. The numerical results are specifically noted, where the stiffness parameter and external load are treated as random variables.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.411-421
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• 2002

초음파의 전파와 결함에 의한 산란장의 정확한 해석은 초음파 비파괴평가에서 중요한 역할을 한다. 수치해석 법은 매개변수에 대한 연구를 간단하고 값싸게 할 수 있으므로 결함 탐지 확률을 높이고 결과적으로 검사의 신뢰도를 개선시키는데 도움이 된다. 본 연구에서는 초음파 전파와 산란장의 계산을 위하여 유한요소법(finite element method)을 사용하였으며, 대표적인 몇 가지 문제에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 해석의 타당성을 검증하였다. 상용 FEM 프로그램을 이용하여 안정적인 수치해를 얻기 위한 유한요소 격자 크기와 시간 근사 스텝을 먼저 결정하였다. 2-D 등방성 및 이방성 재료에서의 전파와 산란 문제를 다루었으며, 이론적 정해 또는 실험 결과가 알려진 문제를 선정하여 FEM 해석 결과와 비교, 분석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권8호
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• pp.1920-1929
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• 1994

The stochastic finite element method(SFEM) based structural optimal design is presented. Random system response including uncertainties for the design variable is calculated with first order perturbation method. A method for calculating the sensitivity coefficients is developed using the equilibrium equation and first-order perturbed equation. Numerical results are presented for a truss, frame and plate structures with displacement and stress constraints. The sensitivity calculation proposed here is compared with finite difference method. A nonlinear programming technique is used to solve the problem. The procedure is easily incorporated with existing deterministic structural optimization.