• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제86권6호
• /
• pp.751-764
• /
• 2023

In practical engineering such as aerial refueling pipes, the boundary of the fluid-conveying pipe is difficult to be completely immovable. Pipes under movable and immovable boundaries are controlled by different dominant nonlinear factors, where the boundary mobility will affect the nonlinear dynamic characteristics, which should be focused on for adopting different strategies for vibration suppression and control. The nonlinear dynamic instability characteristics of functionally graded fluid-conveying pipes lying on a viscoelastic foundation under movable and immovable boundary conditions are systematically studied for the first time. Nonlinear factors involving nonlinear inertia and nonlinear curvature for pipes with a movable boundary as well as tensile hardening and nonlinear curvature for pipes with an immovable boundary are comprehensively considered during the derivation of the governing equations of the principal parametric resonance. The stability boundary and amplitude-frequency bifurcation diagrams are obtained by employing the two-step perturbation- incremental harmonic balance method (TSP-IHBM). Results show that the movability of the boundary of the pipe has a great influence on the vibration amplitude, bifurcation topology, and the physical meanings of the stability boundary due to different dominant nonlinear factors. This research has guidance significance for nonlinear dynamic design of fluid-conveying pipe with avoiding in the instability regions.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.549-558
• /
• 2012

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽(Noise barrier)을 고려한다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽 사이의 음파 투과를 모사하였다. 결정의 위상과 형상변화를 묘사하기 위해서 레벨셋 방법(level set method)을 사용하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 영역을 고정시킨 상태에서, 레벨셋으로 표현되는 임시적 경계(implicit moving boundary)를 변화시킴으로써 복잡한 형상을 다룰 수 있다. 몇몇 수치적 예제를 통해, 제시된 방법의 적용성을 검증하였다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제6권8호
• /
• pp.939-951
• /
• 2010

A low-cost wireless sensor network (WSN) solution with highly expandable super and simple nodes was developed. The super node was designed as a sensing unit as well as a receiving terminal with low energy consumption. The simple node was designed to serve as a cheaper alternative for large-scale deployment. A 12-bit ADC inputs and DAC outputs were reserved for sensor boards to ease the sensing integration. Vibration and thermal field tests of the Chi-Lu Bridge were conducted to evaluate the WSN's performance. Integral acceleration, temperature and tilt sensing modules were constructed to simplify the task of long-term environmental monitoring on this bridge, while a star topology was used to avoid collisions and reduce power consumption. We showed that, given sufficient power and additional power amplifier, the WSN can successfully be active for more than 7 days and satisfy the half bridge 120-meter transmission requirement. The time and frequency responses of cables shocked by external force and temperature variations around cables in one day were recorded and analyzed. Finally, guidelines on power characterization of the WSN platform and selection of acceleration sensors for structural health monitoring applications were given.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
• /
• 제2권4호
• /
• pp.423-434
• /
• 2004

In this paper, we introduce a new topology of Self-Organizing Polynomial Neural Networks (SOPNN) based on genetically optimized Multi-Layer Perceptron (MLP) and discuss its comprehensive design methodology involving mechanisms of genetic optimization. Let us recall that the design of the 'conventional' SOPNN uses the extended Group Method of Data Handling (GMDH) technique to exploit polynomials as well as to consider a fixed number of input nodes at polynomial neurons (or nodes) located in each layer. However, this design process does not guarantee that the conventional SOPNN generated through learning results in optimal network architecture. The design procedure applied in the construction of each layer of the SOPNN deals with its structural optimization involving the selection of preferred nodes (or PNs) with specific local characteristics (such as the number of input variables, the order of the polynomials, and input variables) and addresses specific aspects of parametric optimization. An aggregate performance index with a weighting factor is proposed in order to achieve a sound balance between the approximation and generalization (predictive) abilities of the model. To evaluate the performance of the GA-based SOPNN, the model is experimented using pH neutralization process data as well as sewage treatment process data. A comparative analysis indicates that the proposed SOPNN is the model having higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.reviously.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.4087-4092
• /
• 2014

관절형 고속철도차량 갱웨이 통로연결막은 객차 끝단부 사이에 다양한 회전각 변위하에 통로의 기밀을 유지하는 이중 주름구조 고무부품이다. 비선형구조해석결과로부터 본 부품의 심각한 작용하중조건 중의 하나는 차량기지내 작은 곡선반경의 인입선 통과시 발생하는 혼합모드(롤링+요잉)회전 각변위조건이다. 본 연구에서는 고속철도차량 통로연결막의 안전성 향상 연구일환으로서, 통로연결막의 단면형상에 대하여 SIMP 기법을 이용하여 최적설계를 수행하였다. 비선형 구조해석결과로부터 본 최적설계안의 최대 주변형률은 혼합모드 및 롤링모드하에서 기존모델보다 각각 68% 및 39% 감소함을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.21-28
• /
• 2009

국내 조선소는 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하며, 풍하중에 취약한 많은 경량 구조의 시설물들로 이루어져 있다. 본 연구에서는 주변 지형과 조선소내부 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행하였다. 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 대상 지역의 극한 풍속을 추정하여 전산유체역학 해석을 위한 입사풍속으로 설정하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였다. 결과로서 일부 시설물에는 설계 하중보다 높은 풍하중이 작용하여 보강이 요구되는 것으로 판단되며, 향후 설계 풍하중을 고려하는 경우 주변의 국부적 지형 변화와 건물 배치를 고려해야 할 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제31권1호
• /
• pp.42-49
• /
• 1994

조선 CIM 시스템은 제품 모델을 중심으로 한 정보의 통합화를 중점적으로 추구하여야 하므로, 이 제품 모델을 기능 모델과 형상 모델로 구분하였다. 조선을 위한 제품 모델의 근간이 되는 형상 모델을 오일러 조작을 기초로 하는 비다양체 모델의 자료 구조를 이용하여 각각 구획 배치, 구조 설계 및 공정 계획의 입장에서 이용하는 방법에 대하여 연구하였다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.483-489
• /
• 2007

NGN인프라 환경에서의 정보보호시스템 고가용성 구조는 정보보호 인프라스트럭쳐에 우선적으로 적용되어야 한다. 왜냐하면 NGN 환경의 정보시스템 상에서는 접속점의 다원화와 접속기술의 다양성으로 인하여 정보보호에 위배되는 침입 발생가능성이 현저하게 높아짐으로 인하여 매 순간마다 더욱 정밀한 침입차단 장치와 기능이 요구되기 때문이다. NGN인프라 환경에서 정보보호 고가용성 기능 확보는 정보시템 보안을 위한 선결과제로서 정보보호 인프라스트럭 구조와 기능 재설계를 통해 보증될 수 있다. 정보보호 인프라스트럭쳐 시스템상의 active-active 고가용성 구조는 정보시스템 운용구조상에서 구조설계와 기능상 failover 메커니즘을 구현하므로서 확보된다. 본 연구에서 제안한 정보보호고가용성 인프라 구조를 적용할 경우 트러블패킷에 의한 시스템오버로드를 감소시키고 SNMP polling trap 과 ICMP transport factor 소통을 향상시키고 있음이 실험을 통해 검증 되었다.

• 대한조선학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.131-136
• /
• 1990

여러해 전부터 선박의 생산실적이나 생산성 관련 자료를 기록하고 보완하는 작업을 꾸준히 개선토록 노력해온 결과중 중요한 것 하나는, 선박의 여러 가지 설계 검토과정에서 충분히 활용할 수 있는 함축성 있고 믿을만한 형태의 생산정보를 제공해줄 수 있게 되었다는 것이라고 말 할 수 있겠다. 이러한 자료들은 생산계획상 각 단계(stage)에서의 작업량, 예상재료비와 인건비의 산출등이 포함될 수 있으며, 선박이나 해상구조물의 전반적인 설계방법론(design methodology)을 개선코자 한다면 ''생산지향적 설계(Design for Production)''의 근간이 되는 선박건조전략(build strategy), 구매정책(purchasing policy)과 생산기술(production technology)에 대한 폭넓은 지식이 한데 어우러져야 한다. 최근에는 CIMS의 일부분에서 보는 바와 같은 경영관리, 설계 및 생산지원 시스템의 도입으로 이와 같은 설계 프로세스의 추진을 가능케하고 있다. 이와 병행하여 설계를 지원하기 위한 전산기술, 특히 대화형 화상처리기술(interactive graphics)의 발달은 설계자가 선박의 형상이나 구조 배치를 여러 가지로 변화시켜 가면서 눈으로 즉시 확인할 수 있도록 설계자의 능력을 배가시키는데 크게 기여하고 있다. 여러 가지의 설계안(alternative design arrangement)을 신속히 만들어내고 이를 즉시 검토 평가할 수 있는 능력을 초기설계 단계에서 가질 수 있다면 이는 분명히 큰 장점일 것이며, 더구나 설계초기 단계에 생산관련인자를 설계에서 고려할 수 있다면 이는 더욱 두드러진 발전일 것이다. 생산공법과 관련생산 비용을 정확히 반영한 각 가지의 설계안을 짧은 시간내에 검토하고 생산소요 비용을 산출하여 비교함으로써, 수주계약단계에서 실제적인 생산공법과 신뢰성있는 생산실적자료를 기준으로 하여 총 건조비(total production cost)를 최소로 하는 최적의 설계를 선택할 수 있도록 해 줄 것이다. 이제 이와 같은 새로운 설계도구(design tool)를 제공해 주므로써 초기설계에 각종 생산관련 정보나 지식 및 실적자료가 반영가능토록 발전되었다. 본 논문은 영국의 뉴카슬대학교(Univ. of Newcastle upon Type)에서 위에 언급한 특징들을 반영하여 새로운 선박구조 설계 방법을 개발한 연구결과를 보여주고 있다. 본 선계연구는 5단계로 구분되는데; (1) 컴퓨터 그라픽스를 이용하고 생산정보 데이타베이스와 연결시켜 구조형상(geometry)을 정의하고 구조부재 칫수(scantling) 계산/결정 (2) 블럭 분할(block division) 및 강재 배치(panel arrangement)의 확정을 위해 생산기술 및 건조방식에 대한 정보 제공 (3) 상기 (1) 및 (2)를 활용하여 아래 각 생산 단계에서의 생산작업 분석(work content assessment) a) 생산 준비 단계(Preparation) b) 가공 조립 단계(Fabrication/Assembly) c) 탑재 단계(Erection) (4) 각각의 설계(안)에 대하여 재료비(material cost), 인건비(labour cost) 및 오버헤드 비용(overhead cost)을 산출키 위한 조선소의 생산시설 및 각종 품셈 정보 (5) 총 건조 비용(total production cost)을 산출하여 각각의 설계안을 비교 검토. 본 설계 방식을 산적화물선(Bulk Carrier) 설계에 적용하여 구조배치(structural geometry), 표준화의 정도(levels of standardisation), 구조생산공법(structural topology) 등의 변화에 따른 설계 결과의 민감도를 분석(sensitivity studies)하였다. 전산장비는 설계자의 대화형 접근을 용이하도록 하기 위해 VAX의 화상 처리장치를 이용하여 각 설계안에 대한 구조형상과 작업분석, 건조비 현황 등을 제시할 수 있도록 하였다. 결론적으로 본 연구는 설계초기 단계에서 상세한 건조비 모델(detailed production cost model)을 대화형 화상 처리방법에 접합시켜 이를 이용하여 여러가지 설계안의 도출과 비교검토를 신속히 처리할 수 있도록 함은 물론, 각종 생산 실적정보를 초기설계에 반영하는 최초의 시도라고 믿으며, 생산지향적(Design for Production) 최적설계분야의 발전에 많은 도움이 되기를 기대해 마지 않는다. 참고로 본 시스템의 설계 적용결과를 부록에 요약 소개하며, 상세한 내용은 참고문헌 [4] 또는 [7]을 참조 요망한다.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.236-244
• /
• 2005

본 연구에서는 퍼지관계 및 진화론적 최적 다층 퍼셉트론에 기초한 퍼지다항식 뉴럴네트워크(FPNN)의 새로운 구조를 소개하고, 포괄적인 설계방법론을 토의하며, 그리고 일련의 수치적인 실험이 수행된다. 진화론적 최적 FPNN(EFPNN)의 구축을 위해 컴퓨터지능(CI)의 기반 기술을 이용한다. EFPNN의 구조는 규칙베이스 퍼지뉴럴네트워크와 다항식 뉴럴네트워크의 결합에 의한 유전자 최적 구동 하이브리드 시스템의 시너지 이용으로 얻어진다. 퍼지뉴럴네트워크는 EFPNN의 전체규칙 구조의 전반부에 기여하고, EFPNN의 후반부는 다항식 뉴럴네트워크를 사용하여 설계된다. EFPNN의 후반부를 위한 유전론적 최적 다항식 뉴럴네트워크의 개발은 두 최적화 기법에 의해 수행된다. 즉 구조적 최적화는 유전자알고리즘에 의해 수행되고, 파라미터 최적화는 최소자승법 기반의 학습을 통해 행하여진다. EFPNN의 성능 평가를 위해, 모델은 몇 가지 수치 예제를 이용한다. 비교에 의한 해석은 제안된 EFPNN이 이전에 제시된 다른 지능형 모델보다 높은 정확도 뿐만 아니라 좀 더 우수한 예측능력을 가지는 모델임을 보여준다.