• Smart Structures and Systems
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• 제31권4호
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• pp.421-436
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• 2023

This paper presents a vibration displacement measurement and damage identification method for a space truss structure from its vibration videos. Features from Accelerated Segment Test (FAST) algorithm is combined with adaptive threshold strategy to detect the feature points of high quality within the Region of Interest (ROI), around each node of the truss structure. Then these points are tracked by Kanade-Lucas-Tomasi (KLT) algorithm along the video frame sequences to obtain the vibration displacement time histories. For some cases with the image plane not parallel to the truss structural plane, the scale factors cannot be applied directly. Therefore, these videos are processed with homography transformation. After scale factor adaptation, tracking results are expressed in physical units and compared with ground truth data. The main operational frequencies and the corresponding mode shapes are identified by using Subspace Stochastic Identification (SSI) from the obtained vibration displacement responses and compared with ground truth data. Structural damages are quantified by elemental stiffness reductions. A Bayesian inference-based objective function is constructed based on natural frequencies to identify the damage by model updating. The Success-History based Adaptive Differential Evolution with Linear Population Size Reduction (L-SHADE) is applied to minimise the objective function by tuning the damage parameter of each element. The locations and severities of damage in each case are then identified. The accuracy and effectiveness are verified by comparison of the identified results with the ground truth data.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권1호
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• pp.53-73
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• 2007

In this study, an effective load increment method for multi modal adaptive non-linear static (pushover) analysis (NSA) for building type structures is presented. In the method, lumped plastisicity approach is adopted and geometrical non-linearties (second-order effects) are included. Non-linear yield conditions of column elements and geometrical non-linearity effects between successive plastic sections are linearized. Thus, load increment needed for formation of plastic sections can be determined directly (without applying iteration or step-by-step techniques) by using linearized yield conditions. After formation of each plastic section, the higher mode effects are considered by utilizing the essentials of traditional response spectrum analysis at linearized regions between plastic sections. Changing dynamic properties due to plastification in the system are used on the calculation of modal lateral loads. Thus, the effects of stiffness changes and local mechanism at the system on lateral load distribution are included. By using the proposed method, solution can be obtained effectively for multi-mode whereby the properties change due to plastifications in the system. In the study, a new procedure for determination of modal lateral loads is also proposed. In order to evaluate the proposed method, a 20 story RC frame building is analyzed and compared with Non-linear Dynamic Analysis (NDA) results and FEMA 356 Non-linear Static Analysis (NSA) procedures using fixed loads distributions (first mode, SRSS and uniform distribution) in terms of different parameters. Second-order effects on response quantities and periods are also investigated. When the NDA results are taken as reference, it is seen that proposed method yield generally better results than all FEMA 356 procedures for all investigated response quantities.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.33-45
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• 1996

전단변형을 고려한 보강재요소를 p-version 유한요소법을 사용하여 정식화 하였다. 적분형 르장드르 다항식으로부터 유도된 계층적 C/sup 0/-형상함수를 5자유도를 갖는 보강재와 평판요소의 조립강성도 행렬을 정의하는데 사용하였다. 보강재와 평판의 접속부에서 변위의 적합성을 만족시키기 위해 적절한 좌표변환행렬을 사용하여 국부좌표계에서 정의된 보강재의 강성도 행렬을 기준좌표계인 평판의 좌표계로 변환시켰다. 평판의 기준좌표계에 대한 보강재의 방향과 편심효과를 설명할 수 있는 변환행렬이 평판과 보강재의 접속부에서의 국부적인 거동과 합성구조로 된 보강판에서 평판과 보강재가 감당하는 상대적인 강도 분담을 파악하기 위해 사용되었다. p-version 유한요소법에 의한 결과를 기존의 연구결과와 비교하였으며, 특히 h-version유한요소해석 프로그램인 MICROFEAP-II의 결과를 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-78
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• 2007

웨브강판의 상세에 따른 골조강판벽의 거동특성을 연구하기 위하여 실험 연구를 실시하였다. 실험체는 웨브강판에 스티프너를 사용하지 않은 3층 골조강판벽을 1/3 축소모델로 제작하였다. 주요 실험 변수는 골조와 웨브강판의 연결 상세로서, 용접접합과 볼트접합, 강판의 용접부위 및 길이, 연결강판벽이다. 골조강판벽 실험체들은 대체로 실험변수와 관계없이 우수한 강도, 변형능력 그리고 에너지소산능력을 나타냈다. 다만, 볼트접합을 사용한 강판벽은 강판의 전 모서리를 용접한 강판벽보다 다소 작은 변형능력을 나타냈다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 강판 구조성능의 큰 손실 없이 다양한 상세를 사용할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 실험결과와 해석결과를 토대로 다양한 상세를 갖는 강판벽 실험체의 강도 및 에너지소산능력을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.39-46
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• 2017

본 논문에서는 반응표면법과 다목적최적화 기법을 이용한 유한요소모델개선기법의 절차를 제안하고 이를 저층의 철근콘크리트건물의 모델개선에 적용하였다. 대상건물은 전단벽 신설 및 댐퍼부착을 위한 부재의 강재보강을 통해 내진보강이 이루어진 건물로서 보강전후에 소형 가진기를 이용한 진동실험을 실시하여 동특성을 구하였다. 대상건물의 개선에 사용된 변수는 기존콘크리트, 신규타설된 콘크리트, 조적의 탄성계수, 신축줄눈부의 스프링계수, 강재보강된 부재의 유효강성비이다. 보강전후 건물의 초기모델을 구축한 후 중심합성법에 따라 개선변수의 값을 변화시키면서 얻은 해석결과를 통해 고유진동수의 오차와 모드형상의 오차를 나타내는 2개의 반응함수를 구하고, 이를 다목적최적화의 목적함수로 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.159-168
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• 2005

탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법과 2차 탄성해석기법을 이용하여 축력과 휨모멘트를 받는 강절프레임의 보-기둥부재에 대하여 개선된 좌굴설계법을 제안한다. 이를 위하여 먼저 안정함수를 이용하여 보-기둥요소의 접선강성행렬을 유도하고, 탄성좌굴 고유치해석을 이용한 유효좌굴길이 산정법을 고찰한다. 또한 강절프레임에 대하여 소위 P-Delta 효과를 고려하는 2차 해석법을 제시한다. 해석예제를 통하여 먼저 2차 탄성해석과 기하학적 비선형해석에 의한 결과를 비교하여 2차 해석의 정확성을 검증하고, 강절프레임에 대한 기존의 설계법과 본 연구의 개선된 좌굴설계법에 대한 수치결과를 비교, 검토를 행한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.505-517
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• 2004

상자형보와 윈형기둥으로 구성된 강재교각 정합부의 응력평가식 제안에 대한 연구이다. 원형기둥을 각형으로 치환하여 사용하고 있는 기존의 응력평가식은 정합각도가 감소함에 따라 전단지언능력은 과소평가되고, 전단응력은 접협각도가 증가함에 따라 과대하게 평가되는 문제점이 있다. 따라서 이라한 문제점 을 보완하기 위해 다양한 매개변수, 즉 접합각도 (${\alpha}$), 전단지간/보의 폭비 (L/B) 기둥의 휨강성/보의 휨강성비 (k) 를 사용하여 유한요소해석을 수행하고 해석결과를 이용하여 기존 응력평가식의 문제점을 보완할 수 있는 응력평가식을 제안하였다. 한편, 허용응력 대비 극한내하력의 안전율을 검토하기 위해 재료 및 기하 비선형해석을 수행하여 제안식의 타당성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권12호
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• pp.975-986
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• 2013

기존 위성 전자장비 하우징에 널리 사용되는 알루미늄 합금 소재를 경량 복합재료로 대체함으로써 위성 경량화를 크게 개선하고자, 경량 복합재료로 구성된 전자장비 하우징을 제작하고 성능 검증에 대하여 다루었다. 이를 위해 복합재료의 낮은 가공성을 극복하기 위하여 후처리를 최소화할 수 있는 복합재료 하우징 제작공정을 설계하고, 격자 구조로 강화된 일체형 하우징 본체를 동시경화 방법에 의해 제작하였다. 또한 제작된 전자장비 하우징의 내구성, 강성, 열전도도, 전기전도도, EMI차폐 및 방사차폐에 대한 성능 평가 결과를 분석하였다. 아울러 본 연구에서 제작한 복합재료 하우징은, 동일한 형상의 알루미늄 하우징 대비 상당한 질량절감을 가능하게 함을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.255-263
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• 2017

본 논문에서는 합성단면을 갖는 구조물의 극한 거동 해석에서 요구하는 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위한 보 요소를 제시하였다. 제안된 요소는 기하학적 비선형성을 효과적으로 모사할 수 있는 co-rotational 정식화를 통해 도출되었으며, 다양한 합성단면의 저항성능을 재현할 수 있도록 화이버 단면법이 요소의 내력 및 강성을 산정하는데 활용되었다. 제안된 방법을 구현할 수 있도록 해석 프로그램이 개발되었으며, 호장법을 적용하여 최대내력 발생 이후의 연성거동뿐만 아니라 심한 비선형 응답(snap-through 또는 snapback)까지 추적해낼 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안된 요소 정식화와 해석 프로그램의 정확성을 검증을 위해 몇 가지 수치예제가 수행되었고, 해석결과는 제안된 요소의 정확성과 효율성을 보이기 위해 3차원 연속체 모델 및 기존 연구의 결과와 비교되었다. 추가로 합성단면을 갖는 골조 구조물에 대한 수치예제를 통해, 합성단면을 구성하는 재료의 탄성계수 비 및 강도 비에 따른 영향을 분석하였다. 해석결과는 외층 재료의 탄성계수가 증가됨에 따라 준취성 거동이 나타났으며, 외층 재료의 항복강도가 높을수록 선형 거동하는 기하적 비선형 응답과 유사한 응답을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.3-14
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• 2012

이 논문에서는 비내진상세 골조의 손상완화능력 향상을 위한 연구의 일환으로 변형경화형 시멘트 복합체 끼움벽의 내진성능을 실험적으로 평가하였다. SHCC의 인장변형능력 및 균열거동 특성이 끼움벽의 전단 거동에 미치는 영향을 구명하기위해 총 3개의 끼움벽 실험체를 제작하여 반복하중 하에서 실험을 실시하였다. 이 연구에서 사용된 시멘트 복합체의 종류는 콘크리트와 SHCC로 하였다. SHCC는 인장 특성에 따른 영향을 검토하기위해 PVA1.3%+PE0.2% 및 PVA0.75%+PE0.75%로 두 종류의 배합조건을 갖도록 계획하였다. 끼움벽의 균열손상 발생 부위를 중앙부로 유도하기위해 모든 끼움벽 실험체의 좌 우측면에 100 mm 깊이의 노치를 설치하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽의 경우 철근 콘크리트 끼움벽에 비해 우수한 균열제어성능을 나타냈으며, 최대하중 도달 시점에서의 층간변위 또한 높게 나타났다. 특히, 초기 경사균열 발생 이후에도 SHCC 내의 보강 섬유간 섬유가교작용에 기인하여 완만한 강성 저하 양상을 나타냈다. 게다가 끼움벽의 균열폭을 기준으로 손상 식별 단계를 분석한 결과, PIW-SHD 실험체가 PIW-SLD 실험체에 비해 약 3배에 해당하는 우수한 내진성능을 나타냈다. 또한 대각 보강근의 변형률 진전 양상을 비교한 결과, 우수한 균열분산 특성에 기인하여 철근에 집중되는 인장응력을 SHCC 매트릭스가 일정 부분 부담하는 것으로 나타났다.