다이아그리드 구조 시스템의 횡적 거동에 대한 민감도 해석

안근우,양재광,박성수 한국구조물진단유지관리공학회 2015 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.19 No.3

지진하중⋅풍하중 등에 의한 횡적 거동 분석시, 민감도 해석은 구조 모델의 입력변수의 변화에 따른 횡적 거동의 특성을 분석하고 그에 따른 상대적 주요 변수를 찾는 것을 목적으로 한다. 따라서 민감도 해석은 건축물의 구조 진단과 보수 보강 분야에서 특히 중요하다. 본 논문에서는 동일한 높이에서 다이아그리드 가새부재의 설치 각도를 변화 시키면서 TDA이론을 적용한 선형정적 해석법으로 민감도 해석을 수행하였다. 지진하중의 영향이 큰 중층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 58°일 때 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되었고, 풍하중의 영향이 큰 고층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 67.4°일 경우 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되어 시스템 적용의 효율성을 입증하 였다. 또한 구간별 민감도는 12층에서 36층 모델의 경우 중상층부에서 가장 크게 나타났으며, 고층 건축물의 경우 하부에서 가장 큰 민감 도값이 산출되었다. In evaluating lateral behavior on the seismic and wind load, the purpose of sensitivity analysis is to find critical variables and to identify characteristic response with variability of variables. The sensitivity analysis is very important in structural diagnosis, repair and reinforcement field. This study investigates the sensitivity by linear static analysis applying the TDA method in changing angles of diagrid braces on the same height structures. In case of mid rise model, under the seismic load, the brace member is determined as a major variable at 58° but a high rise model, under the wind load, has the brace member as a major variable at 67.4°. In addition, location of critical sensitivity on the mid rise model is distributed over middle section, while it is distributed lower section on the high rise model.

가새각도 변화에 따른 축회전 다이아그리드구조 시스템의 민감도해석

양재광,강호근,박성수 대한건축학회지회연합회 2017 대한건축학회연합논문집 Vol.19 No.1

일반적인 정형 다이아그리드구조물은 구조물외부면을 따라 삼각 트러스형태로 가새가 설치되어있고, 기둥이 없기 때문에 다양한 형상의 구조물을 표현할 수 있다. 하지만 비정형구조물은 변수가 다양하기 때문에, 이러한 많은 미비점을 보완하기 위해서 여러 변수에 따른 거동을 평가하는 연구가 계속 요구되고 있다. 본 연구에서는 Vollers가 분류한 비정형 건물 중에서, Twisters형태의 다이아그리드 구조 시스템에 적용하고, 구조 시스템의 구조설계에 영향을 미치는 변수로서 재료의 탄성계수와 항복강도를 내력에 대한 변수로 정했다. 가새 각도 변화에 따른 축회전 다이아그리드 구조시스템의 민감도 해석을 수행하여, 상대적으로 영향력이 높은 설계변수를 파악하고, 가새 각도와 축회전 각도 변화에 따른 구조물의 민감도 경향을 파악하는 것이 본 연구의 목적이다. General regular shaped diagrid structures can express diverse shapes because braces are installed along the exterior faces of the structures and the structures have no pillars. However, since irregular shaped structures have diverse variables, studies to assess behaviors resulting from various variables are continuously required to supplement the imperfections related to such variables. In the present study, materials’ elastic coefficients and yield strength were selected as variables for resisting force that would be applied to diagrid structural systems in the form of Twisters among the irregular shaped buildings classified by Vollers and would affect the structural designs of such structural systems. The purpose of the present study is to conduct sensitivity analysis for axial rotation diagrid structural systems according to changes in brace angles in order to identify those design variables that have relatively larger effects and the trends of the sensitivity of the structures according to changes in brace angles and axial rotation angles.

위상학적 최적구조 모델링을 위한 민감도해석의 공식화

이동규,신수미 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.6

민감도 해석은 구조 모델링 변수의 변화에 따른 역학적인 거동의 특성을 찾는 것을 목적으로 한다. 따라서 건물의 구조 진단과 보수 보강 분야에서 특히 중요한 설계 자료로서 활용되고 있다. 본 연구는 구조물의 위상학적 최적 모델링에서 중요하게 다루어지는 민감도 해석을 다양한 방법을 사용하여 공식화하였다. 감차법과 변분법을 적용하여 직접법과 수반법으로서 최종적인 해석적인 민감도 식들을 유도하였다. 구조 해석에 관한 간단한 수치예제를 통하여 유도된 민감도 식들의 해가 적절함을 수치적인 민감도 해석치와 비교하여 검증하였고, 최종적으로 이산화 민감도 해석에 의한 밀도분배법의 위상학적 최적 모델링을 수행하여 민감도 공식들을 위상 최적화 문제에서 정식화하였다. The objective of sensitivity analyses is to identify critical variables of structural models and how their variability impacts mechanical response results. The sensitivity analyses have been used as significant basis data for practical applications of measuring and reinforcing fragile building structures. This study presents several sensitivity analysis methods for topological optimum designs of linear elastostatic structural systems. Numerical examples for structural analyses and topological optimum modeling demonstrate the reliability of sensitivities formulated in the present study.

행정 현상 연구를 위한 해석적 방법론

배병룡(Bae, Byung-Ryong) 서울행정학회 2016 한국사회와 행정연구 Vol.27 No.3

우리나라 행정학계에서 해석적 연구방법론은 아직 소개조차 잘 되어 있지 않은 상태이고 더구나 그것을 응용하여 연구한 경우도 매우 희박한 실정이다. 본 논문에서는 실증주의 방법론과 대조하면서 해석적 연구 방법론을 소개하고 이를 용용하여 연구하는 방법들과 그것을 평가하는 기준들에 관해 설명한다. 첫째, 해석적 방법론은 실증주의에 대한 비판으로부터 출발하였고, 전통적인 철학적 해석학 뿐 아니라 유럽의 현상학과 미국의 실용주의 존재론 및 인식론에 그 바탕을 두고 있다. 이들 철학은 존재는 구성되는 것이고 구성함으로써 인식한다는 존재론과 인식론을 공유한다. 둘째, 해석적 탐구의 목적은 연구자가 연구참여자들이 자신들의 맥락 속에서 행하는 의미부여를 실증주의 방법에서 행하는 인위적 통제(즉, 독립변수 조작) 없이 이해하는 것이다. 실제의 연구 수행은 연구자들이 연구참여자들의 맥락 속에 들어가서 그 체화된 연구자 스스로가 개인들과 공동체의 의미부여 과정에 접근하고 해석함으로써 이해하는 것이다. 셋째, 연구 과정 속에서 연구자의 신체적 현존, 연구 배경 속의 구성원에 대한 관여(지적, 감정적)가 불가피하게 개입되기 때문에, 연구자가 자신의 편견(자신의 가치, 신념, 감정 그리고 의미부여) 개입을 솔직하게 인정하는 것이 해석적 연구의 특징 중 하나이다. 넷째, 상황지어지고, 맥락지어진 의미부여에 초점을 두는 해석적 연구는 일정한 상황 속에서 일상언어를 통하여 상향적으로 개념을 발굴하고, 구성적 인과성을 추구하며, 현장 조건들에 따른 임시변통적(개방성, 역동성, 융통성) 조사설계를 하고 현상을 탐구해 나아간다. 창출한 자료는 해석학적 민감도에 따라 설명의 정합성을 구축하면서 분석해 나아간다. 다섯째, 해석적 연구는 몇 가지 기준에 의해 평가되는데 이해의 기준에 속하는 것으로는 진정성, 이전성, 행동 정향이 있고, 해석의 기준에 속하는 것으로는 중층기술, 성찰, 상호 검토가 있다. 끝으로, 이러한 여러 가지 해석적 방법들을 한국 행정 현상에 적용할 경우 보다 의미중심적이고 맥락 구체적인 연구가 이루어질 수 있고, 아직도 실증주의적, 계량적 연구가 지배적인 한국 행정학계에 방법론의 다양화를 제공할 수 있다. This study attempts to introduce and explicate interpretive methodology of research for public administration in Korean Public Administration Society. Interpretive methodology is contrasted with positivist methodology in many respects. Those respects are assumptions of ontology and epistemology, research orientation, design attitude, preparing for generating data, generating data in the field and archives, analyzing data, evaluative criteria. Firstly, interpretive methodology is based on subjective philosophy of ontology and epistemology, and oriented toward meaning-making, contextuality, hermeneuticphenomenological sensibility, constitutive causality. Secondly, interpretive methodology use abductive logic of inquiry, prior knowledge and expectation(preunderstanding), dynamic flexible research design, and regards agents(subjects) as participants in research and research as world-making. Thirdly, in preparing for generating data, interpretive methodology use educated provisional sense-making, start with prior knowledge, hermeneutic circle-spiral, access and choice of settings, actors, archives, documents et al. Fourthly, in generating data in the field and archives, interpretive methodology makes maps for exposer and intertextuality, bottom-up and in situ concept and theory development, explores of concepts in ordinary language, local knowledge terms, revises design as needed. Fifthly, in analyzing data, interpretive methodology use hermeneutic sensibility, namely, coherence and logic of argumentation. Finally, evaluative criteria of results of interpretive methodology are interpretation criteria(thick description, reflexivity, mutual review) and understanding criteria (authenticity, transferability, action orientation).

원자로 CRDM 관통노즐 J-Groove 용접부 잔류응력 예측을 위한 유한요소 변수 민감도 해석

배홍열(Hong Yeol Bae),김주희(Ju Hee Kim),김윤재(Yun Jae Kim),오창영(Chang Young Oh),김지수(Ji Soo Kim),이성호(Sung Ho Lee),이경수(Kyoung Soo Lee) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.10

최근 원자로 압력용기 상부헤드 관통노즐 J-groove 용접부 주변에서 균열로 인한 냉각수 누출사고가 발행하고 있다. 이러한 사고의 원인은 용접에 의한 인장잔류응력, 농축된 붕산수 및 응력부식에 민감한 재료로 인한 일차수응력부식균열(PWSCC : primary water stress corrosion cracking)인 것으로 판명되었다. PWSCC 평가는 원자로 건전성 평가의 주요 관심사로서 용접에 의해 발생되는 잔류응력을 정확하게 예측함으로써 가능하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 국내 원자로의 일반적인 J-groove 용접부의 해석절차를 소개하고, 용접해석 관련 변수의 민감도 해석을 통해 잔류응력 예측기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 2차원 및 3차원 요한요소해석 방법을 바탕으로 변수 민감도 해석을 수행하였으며, 기존 연구결과와 비교를 통해 해석절차 및 방법의 유용성을 검정하였다. In nuclear power plants, the reactor pressure vessel (RPV) upper head control rod drive mechanism (CRDM) penetration nozzles are fabricated using J-groove weld geometry. Recently, the incidences of cracking in Alloy 600 CRDM nozzles and their associated welds have increased significantly. The cracking mechanism has been attributed to primary water stress corrosion cracking (PWSCC), and it has been shown to be driven by welding residual stresses and operational stresses in the weld region. The weld-induced residual stress is the main factor contributing to crack growth. Therefore, an exact estimation of the residual stress is important for ensuring reliable operation. This study presents the residual stress computation performed for an RPV CRDM penetration nozzle in Korea. Based on two and three dimensional finite element analyses, the effect of welding variables on the residual stress variation is estimated for sensitivity analysis.

설계민감도 해석에서 역전파 방법을 사용한 응력제한조건 위상최적설계

김민근,김석찬,김재승,이재경,이근호 한국전산구조공학회 2022 한국전산구조공학회논문집 Vol.35 No.6

본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stressrelaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에대한 비선형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법(adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한,미분값을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보여준다.

위성 열해석을 위한 접촉열저항의 민감도 해석

한조영(Cho Young Han) 한국항공우주학회 2004 한국항공우주학회지 Vol.32 No.7

기 수립한 열해석 모델을 바탕으로 접촉열전도가 있는 부위의 민감도 해석을 수행함으로서 향후 기계적 접속 부위 설계 변경시의 열설계에 대한 연구를 수행했다. 해석의 편의를 위해 비교적 간단한 열해석 모델을 선택했다. 위성 버스 전압과 접촉열저항의 크기를 다양하게 변화시켜 해석을 수행했으며, 그 결과 향후 동일한 모듈에서 기계적 접속 조건 변경시 접촉열저항을 원래의 설계원용치를 기준값으로 해 히터의 용량을 충분히 크게 설계할 경우 성공적인 열설계가 가능하리라 여겨진다. Performing the sensitivity analysis of contact conduction on the basis of the thermal model already established, the study of thermal design is accomplished for the preparation of the future changes of mechanical interface design. A relatively simple thermal model is taken into consideration for the convenience of the analysis. A variety of the spacecraft bus voltages and the contact resistances are tried. As a consequence, when the mechanical interface condition is changed at the same module, the successful thermal design could be achieved if we design the heater to have sufficiently large power with reference to the heritage of contact resistance.

상용유한요소 해석프로그램을 이용한 정적 전자기-구조 연성 문제의 준해석적 설계민감도해석

이태희(Tae Hee Lee),이민욱(Min Uk Lee),신준탁(Joon Tak Shin) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

Recently, a lot of design problems involve the interaction between several disciplines. So there has been an increasing interest for multidisciplinary design optimization (MDO) methodology. But the MDO methodology is restricted by enormous computational costs that design sensitivity analysis (DSA) of coupled systems cause. This paper presents an effective computational technique, the so-called displacement load method, for semi-analytical design sensitivity analysis of electromagnetic-structure coupled system. Displacement load method evaluates the pseudo-load for DSA by using the difference of nodal forces related with design variable in coupled system. This method is suitable for implementation of DSA outside of commercial finite element package. Several numerical examples are performed to verify the proposed method. The results are compared with those obtained by FDM.

비정규 분포에 대한 통계적 모멘트와 확률 제한조건의 민감도 해석

허재성(Jae-Sung Huh),곽병만(Byung-Man Kwak) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.11

설계단계에서 시스템의 불확실성을 반영하려는 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 강건 최적설계 혹은 신뢰도 기반 최적설계는 이에 대한 대표적인 설계 방법론이다. 이러한 최적화 수식에는 성능함수의 평균, 표준편차와 확률제한조건이 목적함수와 제한조건으로 주로 활용된다. 그러므로, 이러한 통계적 특성치를 효과적으로 계산하는 것은 필수적이며, 더 나아가 최적화 과정에서 비선형 계획법이 일반적으로 활용되므로 민감도가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 통계적 모멘트와 확률제한조건에 대해 적분 형태로 정의되는 민감도 수식을 비정규 분포로 확장하고자 한다. 얻어진 민감도 해석 결과는 통계적 모멘트와 손상확률이 설계점에서 계산된 경우, 민감도를 얻기 위해 추가로 성능함수를 계산할 필요가 없음을 보여주므로 효율성 측면에서 우수하다. 그러나, 민감도 수식이 성능함수와 확률밀도함수의 미분과정에서 얻어지는 함수의 곱으로 정의되므로, 동일한 수치적분 방법이 적용되는 경우 민감도 해석 결과는 통계적 모멘트 결과의 정확도에 미치지 못할 가능성이 있다. The efforts of reflecting the system’s uncertainties in design step have been made and robust optimization or reliabilitybased design optimization are examples of the most famous methodologies. The statistical moments of a performance function and the constraints corresponding to probability conditions are involved in the formulation of these methodologies. Therefore, it is essential to effectively and accurately calculate them. The sensitivities of these methodologies have to be determined when nonlinear programming is utilized during the optimization process. The sensitivity of statistical moments and probability constraints is expressed in the integral form and limited to the normal random variable; we aim to expand the sensitivity formulation to nonnormal variables. Additional functional calculation will not be required when statistical moments and failure or satisfaction probabilities are already obtained at a design point. On the other hand, the accuracy of the sensitivity results could be worse than that of the moments because the target function is expressed as a product of the performance function and the explicit functions derived from probability density functions.

〈학술논문〉 : 함수근사모멘트방법의 민감도 해석에 적용 가능성에 대한 연구

허재성(Jae-Sung Huh),곽병만(Byung-Man Kwak) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11

설계단계에서 시스템의 불확실성을 반영하려는 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 강건최적설계 혹은 신뢰도 기반 최적설계는 이에 대한 대표적인 설계 방법론이다. 실제 문제에 이러한 방법론을 적용하기 위해서는 성능함수의 통계적 모멘트와 손상확률에 대한 정확하고 효율적인 추정방법이 필요하고, 더불어 최적화를 위한 방향탐색과정에서 요구되는 민감도 해석의 정확성 및 효율성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 함수근사모멘트 방법을 기존에 유도된 적분 형태의 민감도 해석 식에 적용하여 그 민감도 해석 결과의 정확성을 확인하고자 한다. 민감도 해석 결과를 타 방법의 결과와 비교하여 함수근사모멘트 방법의 타당성을 입증하고자 한다. 활용된 적분 형태의 민감도 해석은 손상확률 혹은 통계적 모멘트가 계산된 경우 추가적인 함수 계산 없이 민감도를 얻을 수 있는 효율적인 방법이다. The efforts of reflecting the system’s uncertainties in design step have been made and robust optimization or reliability-based design optimization are examples of the most famous methodologies. For applying them into industrial problems, an accurate and efficient method of estimating statistical moments or failure probability is required, and further the results of sensitivity analysis, which is needed for searching direction during optimization process, should also be accurate and efficient. This research aims to apply the function approximation moment method into the sensitivity analysis formulation which is expressed as integral form and then to show the accuracy of the sensitivity results. Their results are compared of those of other moment methods and then show the feasibility of the function approximation moment method. The sensitivity analysis with integral form is the efficient formulation of obtaining sensitivity information without any additional function calculation if the failure probability or statistical moments are calculated.