• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.171-178
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• 2004

The purpose of optimum design for structures is to minimize the cost and to obtain the reasonable structural systems. This design algorithm have many objective functions including discrete variables as sections, weight, stiffness and shapes. Simulated annealing, Genetic algorithm and TABU algorithm are used search for these optimum values in the structural design. TABU algorithm is applied to many types structures to search for section and distribution optimization and compared with the results of Genetic algorithm for evaluating the efficiency of this algorithm. In this paper, the plane truss of 10 elements and the space truss of 25 element having 10 nodes, star dome and cable dome are analyzed as analytical models.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권3호
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• pp.62-67
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• 2015

A very large shell-structure built in shipyards like ship hulls or offshore structures are joined by welding through full process. As the welding contains a high thermal cycle at a local area, the welded structures should be distorted unavoidably. Because a distorted ship block should be revised to the designed value before the next stage, the ability to predict and to control the weld distortion is an accuracy level of the yard itself. Despite the ship block size, several present thermal distortion methodologies can deal those sizes, but it is a different story to deal full ship size model. Even a fully constructed ship hull not remaining any welding can have an accuracy issue like outfitting installation problems. Any present thermal distortion methodology cannot accept this size for its recommended element size and the number. The ordinary welding breadth at erection stage is about 20~40 mm. It can hardly be a good choice to make finite element model of these sizes considering human effort and computational environment. The finite element model for structure analysis of a ship hull is prepared at front-end engineering design stage which is the first process of the project. The element size of the model is as fine as the longitudinal space, and it is not proper to obtain a weld distortion at the erection stage. In this study, a methodology is suggested that a weldment can be shrunk at original place instead of using structural finite element model. We cut the original shell elements at erection weld-line and put truss elements between the edges of cut elements for weld shrinkage. Additional truss elements are used to facsimile transverse weld shrinkage which cannot be from the weld-line truss element shrink. They attach to weld-line truss element like twigs from barks. The capacity of developed elements is verified through an accuracy check of erection process of a container vessel at the apt. hull. It can be a useful tool for verifying a centering accuracy after renew and for block-separating planning considering accuracy.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권3호
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• pp.261-281
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• 2023

Magnetic flux sensors are commonly used in monitoring the cable force, but the application of the sensors in large diameter non-closed Galfan cables, as those adopted in Yueqing Gymnasium which is located in Yueqing City, Zhejiang Province, China and is the largest span hybrid space structure in the world, is seldom done in engineering. Based on the construction of Yueqing Gymnasium, this paper studies the cable tension monitoring using the magnetic flux method across two stages, namely, the pre-calibration stage before the cable leaves the rigging factory and the field tension formation stage of the cable system. In the pre-calibration stage in the cable factory, a series of 1:1 full-scale comparative tests were carried out to study the feasibility and relability of this kind of monitoring method, and the influence on the monitoring results of charging and discharging voltage, sensor location, cable diameter and fitting method were also studied. Some meaningful conclusions were obtained. On this basis, the real-time cable tension monitoring system of the structure based on the magnetic flux method is established. During the construction process, the monitoring results of the cables are in good agreement with the data of the on-site pressure gauge.The work of this paper will provide a useful reference for cable force monitoring in the construction process of long-span spatial structures.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.47-58
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• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.95-103
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• 2010

본 논문에서는 비선형 강성방정식의 정확성 향상에 관해 연구한다. 대공간 구조물은 대경간을 가볍게 만들기 위해 두께비를 얇게 만들어야 하므로, 구조설계시 구조불안정 검토가 중요하다. 쉘형 구조물의 구조불안정은 초기 조건에 매우 민감하게 반응하며, 이는 대변형을 수반하는 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서 구조불안정을 정확히 알아보기 위해 비선형 강성방정식의 정확성이 향상 되어야 한다. 본 연구에서는 스페이스 트러스를 해석 모델로 하며 접선 강성방정식과 비선형 강성방정식의 두 이론을 프로그램으로 작성하여 비선형 해석을 수행한다. 두 이론의 해석 결과를 비교 고찰하여 비선형 강성방정식의 정확성 및 수렴성 향상에 대해 검토 한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.149-158
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• 2020

The governing equation for a dome-type shallow spatial truss subjected to a transverse load is expressed in the form of the Duffing equation, and it can be derived by considering geometrical non-linearity. When this model under constant load exceeds the critical level, unstable behavior is appeared. This phenomenon changes sensitively as the number of free-nodes increases or depends on the imperfection of the system. When the load is a periodic function, more complex behavior and low critical levels can be expected. Thus, the dynamic unstable behavior and the change in the critical point of the 3-free-nodes space truss system were analyzed in this work. The 4-th order Runge-Kutta method was used in the system analysis, while the change in the frequency domain was analyzed through FFT. The sinusoidal wave and the beating wave were utilized as the periodic load function. This unstable situation was observed by the case when all nodes had same load vector as well as by the case that the load vector had slight difference. The results showed the critical buckling level of the periodic load was lower than that of the constant load. The value is greatly influenced by the period of the load, while a lower critical point was observed when it was closer to the natural frequency in the case of a linear system. The beating wave, which is attributed to the interference of the two frequencies, exhibits slightly more behavior than the sinusoidal wave. And the changing of critical level could be observed even with slight changes in the load vector.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.63-71
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• 2004

트러스형 공간 구조물은 무주의 대공간을 덮을 수 있는 장점과 구조적 성질이 동일한 등가 연속체 쉘 로 치환하여도 비교적 정확한 해를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 21세기 첨단 구조물의 한 장인 초대형 구조물 분야에 많이 활용되고 있으며, 효율적인 부재의 이용과 대량생산의 가능성으로 인해 많은 발전을 해 왔다. 그러나 이러한 쉘 형태의 공간 구조물은 구조 거동의 특성상 주로 구조안정문제가 구조설계에서 해결해야하는 핵심적인 기술력이 되며, 이를 어떻게 해결하여야 할 것인가의 문제는 아직도 많은 연구자들에게 난제로 남아 있다. 즉, 연속체 쉘 구조의 원리에서 긴 경간을 얇게 만들면, 뜀좌굴과 분기좌굴같은 불안정 거동이 나타나게 되며, 이러한 쉘형 구조 시스템에서 구조 불안정 문제의 특징은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다는 것이고, 이런 문제들은 수학적으로 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 공간 프레임형 구조물의 불안정 현상을 살펴보기 위하여, 다양한 파라메타중 초기불완전량과 rise-span 비가 트러스 구조물의 불안정 현상에 미치는 영향을 알아보고자 하며, 이를 위해 1-자유절점 공간구조물, 2-자유절점 공간구조물, 다-자유절점 공간구조물을 예제로 채택하여 불안정 거동을 살펴보고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.289-299
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• 2012

본 연구의 목적은 비선형 불연속 시스템인 공간 트러스에 멀티스텝 테일러 해법을 적용하는 것과 비선형 동적 응답 및 불안정 특성을 분석하는 것이다. 해석적 접근에 기초한 보다 정밀한 해는 공간 구조물의 역 문제나 또는 불안정 문제를 다루는데 매우 필요하며, 이는 지배방정식의 비선형성에 기인한다. 따라서 기하학적 비선형을 고려하여 지배 운동 방정식을 유도하였으며, 테일러 해법을 이용하여 정밀한 해석적 해를 구하였다. 해석 방법의 정밀도 검증을 위해서 단일자유도 모델을 채택하였으며, 테일러 해법을 이용한 결과를 4차 룬게-쿠타 법과 비교하였다. 또한, 스텝 하중을 받는 모델의 동적 불안정과 좌굴 특성을 고찰하였다. 두 해석 방법의 비교 결과는 매우 잘 일치하였고, 동적 응답과 위상공간에서의 끌개는 스텝하중 아래에서의 동적 좌굴 현상과, 모델에 감쇠가 미치는 영향을 잘 설명할 수 있음을 보여주었다. 해석결과에서 비감쇠 시스템과 감쇠 시스템의 동적 좌굴 하중 레벨은 각각 정적 좌굴 하중 레벨의 약 77%와 83%의 범위로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권6호
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• pp.767-776
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• 2019

In this article, a simple and robust multi-objective assessment method to control design angles and node positions connected among steel outrigger truss members is proposed to approve both structural safety and economical cost. For given outrigger member layouts, the present method utilizes general-purpose prototypes of outrigger members, having resistance to withstand lateral load effects directly applied to tall buildings, which conform to variable connecting node and design space deposition. Outrigger layouts are set into several initial design conditions of height to width of an arbitrary given design space, i.e., variable design space. And then they are assessed in terms of a proposed multi-objective function optimizing both minimal total displacement and material quantity subjected to design impact factor indicating the importance of objectives. To evaluate the proposed multi-objective function, an analysis model uses a modified Maxwell-Mohr method, and an optimization model is defined by a ground structure assuming arbitrary discrete straight members. It provides a new robust assessment model from a local design point of view, as it may produce specific optimal prototypes of outrigger layouts corresponding to arbitrary height and width ratio of design space. Numerical examples verify the validity and robustness of the present assessment method for controlling prototypes of outrigger truss members considering a multi-objective optimization achieving structural safety and material cost.

• Smart Structures and Systems
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• 제11권1호
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• pp.69-86
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• 2013

An efficient methodology using static test data and changes in natural frequencies is proposed to identify the damages in structural systems. The methodology consists of two main stages. In the first stage, the Damage Signal Match (DSM) technique is employed to quickly identify the most potentially damaged elements so as to reduce the number of the solution space (solution parameters). In the second stage, a particle swarm optimization (PSO) approach is presented to accurately determine the actual damage extents using the first stage results. One numerical case study by using a planar truss and one experimental case study by using a full-scale steel truss structure are used to verify the proposed hybrid method. The identification results show that the proposed methodology can identify the location and severity of damage with a reasonable level of accuracy, even when practical considerations limit the number of measurements to only a few for a complex structure.