빔 구조물의 모달 변형에너지를 이용한 손상탐지

박수용,최상현 한국전산구조공학회 2003 한국전산구조공학회논문집 Vol.16 No.3

본 논문의 목적은 빔 구조물에서 발생할 수 있는 손상의 위치를 탐색하고, 그 손상의 정도를 추정할 수 있는 알고리즘을 제안하는 것이다. 제안된 방법은 구조물의 모달 변형에너지의 차이를 이용한다. 구조물 내 발생한 국부적인 손상의 위치를 파악하고 그에 상응하는 손상도를 추정할 수 있는 손상지수를 손상 전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 표현하였고 그 관계식을 정립하였다. 구조물 내 손상의 위치를 결정하는 방법은 기 개발된 손상 지표를 적용하였다. 제안된 방법의 우수성과 효용성은 수치적으로 손상을 모사한 빔 구조물을 이용하여 입증하였다. The objective of this paper is to present an algorithm to locate and size damage in a beam structure. The method uses the changes in the modal strain energy distribution. A damage index, utilized to identify possible location and corresponding severity of local damage, is formulated and expressed in terms of modal displacements that can be obtained from mode shapes of the undamaged and the damaged structures. The possible damage locations in the structure arc determined by the application of damage indicator according to previously developed decision rules. The robustness and effectiveness of the method arc demonstrated using numerical examples of beam structures with simulated damage.

구조물의 손상평가용 신경망의 특성평가에 관한 실험적 연구

오주원,허광희,정의태 한국구조물진단유지관리공학회 2010 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.14 No.5

한 구조물이 손상을 입으면 그 구조물의 동적응답(고유진동수, 가속도, 변형률)이 변하게 된다. 이와 같이 변하는 동적응답을 응답신호로 계측하고 이들 데이터를 신경망에 적용하여 구조물의 손상을 평가하는 방법이 신경망손상평가법이다. 현재까지 정형화된 특정한 경우의 연구가 주로 이루어져 있지만 일반적인 신경망손상평가법의 특성에 관한 연구나 실용 가능성과 장단점에 관한 충분한 연구가 부족하다. 따라서 본 연구는 신경망에 다양한 동적응답을 적용하는데 있어 신경망손상평가법의 일반적인 특성과 적용의 문제점을 연구하였다. 신경망손상평가법은 일정한 가진력을 손상이 있는 구조물에 가하고 그로부터 얻은 응답신호를 이용하여 신경망을 학습을 시킨 후, 임의의 손상이 있는 구조물에 동일한 가진력을 가하여 얻은 응답신호를 이용하여 손상의 위치와 정도를 찾는 것이 현재까지의 연구였다. 그러나 일반적으로 구조물에 작용하는 가진력은 일정하지 않다. 따라서 동일한 가진력에 의해 학습된 신경망에 가진력의 변화가 있는 경우에도 손상을 파악하는지 평가하였다. 모든 응답신호는 모형실험을 통하여 획득하였다. When a structure is damaged, its dynamic responses (natural frequency, acceleration, strain) are found to be changed. The ANN(Artificial Neural Network) damage-assesment method is that some measured dynamic signals from the structural changing dynamic responses are applied to ANN to assess the structural damage. Although there have been some studies on a certain typical cases so far, it is rare to find studies about the characteristics of the ANN damage-assesment method or about its applicability, its strength and weakness. So this study researches on the characteristics of ANN damage assesment method and on a problem in application of the various dynamic responses to ANN. What the ANN damage assessment method usually does in past researches is to teach an ANN by using some response signals obtained from damaged structures under one kind of excitations and to identify the locations and the extents of damage of same structures under the same excitations. However, the excitations inflicted on the structures are not always the same. Thus this study experiments whether a ANN which is trained using the same excitations is able to identify the damage when different excitations inflict. All response signals are obtained from experimental models.

FRF를 이용한 평판 구조물의 구조손상 규명기법

김남인,이우식,권오양 한국비파괴검사학회 2001 한국비파괴검사학회지 Vol.21 No.2

주파수 응답함수 (FRF)를 이용하여 평판 구조물에 존재하는 손상을 규명하기 위한 새로운 구조손상 규명기법을 소개하였다. 본 연구의 구조손상 규명기법은 손상된 평판의 운동방정식으로부터 유도되었으며 손상 분포함수를 이용하여 손상의 특성을 나타내었다. 본 연구의 구조손상 규명기법의 주요 특징은 다음과 같다. 첫째, 손상된 구조물에 대한 모드 데이터를 요구하지 않으며, 둘째, 가진주파수와 측정점을 적절히 다수 선택함으로써 손상규명에 요구되는 관계식을 확보하는데 보다 유리하다. 몇몇 수치모의실험을 통하여 본 연구에서 제안한 구조손상 규명기법의 적용 가능성을 검증하였다. In this study, an FRF-based structural damage identification method (SDM) is proposed for plate structures. The present SDM is derived from the partial differential equation of motion of the damaged plate, in which damages are characterized by using a damage distribution function. The appealing features of the present SDM include the following. First, the modal data of the damaged structure are not required. Secondly, a sufficient number of information can be generated from the measured FRFs by simply varying excitation frequencies and response measurement points. The feasibility of the present SDIM is verified through some numerically simulated damage identification tests.

유전 알고리즘을 이용한 트러스 구조물 손상탐지

김형민,이재홍,Kim, Hyung-Mi,Lee, Jae-Hong 한국강구조학회 2012 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.24 No.5

본 연구에서는 유전 알고리즘(GA, Genetic Algorithm)을 이용하여 트러스 구조물에서 부재의 특성변화에 의한 손상탐지를 확인하였다. 구조물의 손상 탐지를 위하여 트러스 구조물을 모델링하여 특정 부재의 탄성계수를 감소시킴으로써 구조물의 손상을 결정하였다. 트러스 구조물의 해석은 특정 하중이 가하여졌을 경우의 정적 해석을 통하여 수행하였으며, 구조물의 손상 위치와 정도는 손상을 입기전의 구조물과 손상을 입은 구조물의 각 부재 변형률의 차이를 마이크로 유전 알고리즘을 통하여 비교 분석하여 탐지하였다. 본 연구에서는 트러스 구조물의 수치 해석 예제를 모델링하여 마이크로 유전 알고리즘을 이용하여 손상 탐지를 수행하였으며, 이를 통하여 구조물의 손상 위치와 정도가 탐지되는 것을 확인하였다. This study identifies the damage detection of truss structures by using genetic algorithm(GA) from changed elements properties. To model the damaged truss structures, the modulus of elasticity of some specific elements is reduced. The analysis of truss structures is performed with static analysis by applying uniform load, and the location and extent of structural damage is detected by comparing the stain of each element of healthy truss structures with damaged truss structures using genetic algorithm. In this study, some numerical examples are presented to detect the location and extent of damage using genetic algorithm.

통계적 구조물 손상진단에서 기저분포 구성을 위한 극치분포의 점근적 수렴성 이해

강주성,박현우 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.2

통계적 구조물 손상진단에서 기저분포는 구조물에 손상이 없을 때 획득된 동적 응답 특성이 이루는 통계분포이다. 일반적으로 구조물에 손상이 발생했을 때 손상에 민감한 구조물의 동적 응답 특성은 기저분포의 꼬리 부근에 주로 나타나게 된다. 최근 연구자들은 기저분포의 꼬리 부분을 정확하게 모사하기 위해 극치분포에 주목하고 있으나, 구조물 손상진단의 관점에서 극치분포의 이론적 이해에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 이 연구에서는 신뢰성 있는 통계적 구조물 손상진단을 위해 필요한 극치분포의 점근적 수렴성을 매개변수 추정법을 이용하여 규명한다. 특히, 극치 추출에 필요한 표본크기와 극치분포의 점근적 수렴성의 관계를 정량적으로 보인다. 또한, 극치분포 추정에서 표본크기와 통계적 구조물 손상진단에서 발생하는 손상오류경보 빈도에 대한 관계를 정량적으로 규명한다. 차량 이동하중을 받는 2경간 트러스 교량에서 수치해석 기법을 통해 모사된 가속도 데이터를 이용하여 제안된 기법의 타당성을 검증한다. The baseline distribution of a structure represents the statistical distribution of dynamic response feature from the healthy state of the structure. Generally, damage-sensitive dynamic response feature of a structure manifest themselves near the tail of a baseline statistical distribution. In this regard, some researchers have paid attention to extreme value distribution for modeling the tail of a baseline distribution. However, few researches have been conducted to theoretically understand the extreme value distribution from a perspective of statistical damage assessment. This study investigates the asymptotic convergence of domain of attraction in extreme value distribution through parameter estimation, which is needed for reliable statistical damage assessment. In particular, the asymptotic convergence of a domain of attraction is quantified with respect to the sample size out of which each extreme value is extracted. The effect of the sample size on false positive alarms in statistical damage assessment is quantitatively investigated as well. The validity of the proposed method is demonstrated through numerically simulated acceleration data on a two span continuous truss bridge.

고유진동수 이용 손상추정법과 모드형상 이용 손상추정법에 의한 PSC 보의 비파괴 손상검색

김정태,류연선,조현만 한국전산구조공학회 2002 한국전산구조공학회논문집 Vol.15 No.1

PSC 보의 비파괴 손상검색을 위한 고유진동수 이용 손상추정법과 모드형상 이용 손상추정법을 제시하였다. 먼저, 고유진동수의 변화를 사용하여 손상의 위치를 예측하는 알고리즘과 고유진동수 1차 섭동 이론에 근거하여 균열크기를 예측하는 알고리즘을 요약하였다 다음으로, 모드형상의 변화로부터 모드민감도의 변화를 감지하고 이를 통해 손상의 위치와 크기를 추정하는 손상지수 알고리즘을 요약하였다. PSC 보의 유한요소모델을 사용하는 수치실험을 통해 고유 진동수 이용 손상추정법과 모드형상 이용 손상추정 법의 정확성을 검증하였다. 분석결과 두 방법 모두 실험 대상 구조에 도입된 균열의 위치를 정확하게 예측하였으며 균열의 크기를 비교적 근사하게 예측하였다. A methodology to nondestructively locate and estimate size of damage in beam-type structures using a few natural frequencies or a few mode shapes is presented. A damage-localization algorithm to locate damage from changes in natural frequencies and a damage-sizing algorithm to estimate crack-size from natural frequency perturbation are outlined. A damage index algorithm to localize and estimate severity of damage from monitoring changes in mode shapes is outlined. The frequency-based method and the mode-shape-based method are evaluated for several damage scenarios by locating and sizing damage in PS concrete beams lot which a few natural frequencies and mode shapes are generated from finite element models. The result of the analyses indicates that the two methods correctly localize and closely estimate the size of the crack simulated in the test beam.

개선된 진동기초 손상검색방법의 유도와 검증

김정태,노리스스텁스 한국전산구조공학회 1999 한국전산구조공학회논문집 Vol.12 No.3

본 논문에서는 새로이 유도된 진동기초 손상검색방법을 제시하고, 제한적인 모드특성치가 측정된 구조물을 대상으로 이 알고리즘의 적합성과 손상예측의 정확도를 검증하고자 하였다. 먼저, 기존의 Kim과 Stubbs에 의해 발표된 손상발견 알고리즘들을 검토하였으며, 이 알고리즘들의 적용한계와 오류적 가정을 극복할 수 있는 손상검색 알고리즘을 새로이 유도하였다. 다음으로, 손상발생 전후에 소수의 진동모드 특성치가 측정된 2경간 연속보를 대상으로 손상예측실험을 수행하여, 이들 손상검색 알고리즘의 손상예측 정확도를 분석하였다. 기존의 손상검색 알고리즘에 비하여 새로이 유도된 손상검색 알고리즘의 손상예측 정확도가 향상된 것으로 분석되었다.

자산손상 및 환입의 차기 이익예측력에 관한 연구: 지배구조의 조절효과를 중심으로

기도훈 한국국제회계학회 2023 국제회계연구 Vol.- No.107

[Purpose]The purpose of this study is to verify whether asset impairment and reversal information recognized by a company for the current period provide useful information for predicting future earnings, and to verify whether this effect is affected by the quality of governance. [Methodology]This study analyzed non-financial companies listed on the Korea Exchange (KRX) from 2014 to 2020. The dependent variable was the company's next profit (operating profit), and the main variables of interest were asset impairment and reversal in multivariate regression. In order to analyze the incremental effect of corporate governance on predictive value of impariment and reversal, this study uses corporate governance evaluation grade announced by the Korea institute of corporate governance and sustainability. [Findings]First, this study found that management's earnings management intention was weakly reflected in the impairment recognition of tangible assets. Second, the impairment of other assets was found to provide predictive value for future operating profits. Third, The predictive value of impairment and reversal of assets (especially tangible assets) in companies with better governance structures was significantly higher than those in control companies. [Implications]The results of this study provide implications in that they provide useful information on motivation and predictive value of recognizing assets impairment and reversal, and that they provide evidence for the role of governance in accounting choice and measurement. [연구목적]본 연구는 기업이 당기 인식한 자산손상 및 손상의 환입 정보가 차기 이익을 예측하는데 유용한 정보를 제공하는지 확인하고, 이러한 영향이 지배구조의 품질에 의해서 영향을 받는지 검증하는 것을 목적으로 한다. [연구방법]본 연구는 2014년부터 2020년까지 한국거래소(Korea Exchange: KRX)에 상장된 비금융업 기업들을 대상으로 분석을 실시하였다. 종속변수는 기업의 차기이익(영업이익)으로 하였으며, 주요 관심변수는 당기 이익수준과 자산 손상 및 환입으로 하였다. 지배구조에 따른 차이분석을 위해서는 한국ESG기준원에서 공시하는 기업의 지배구조 평가 등급을 이용하여 지배구조 우수기업과 통제기업으로 구분하였다. [연구결과]첫째, 경영자는 유형자산의 손상인식에 있어서 이익조정 의도가 약하게 반영되는 것으로 나타났다. 둘째, 기타자산의 손상은 차기 이익에 대한 예측가치를 제공하는 것으로 나타났다. 셋째, 무형자산의 손상 및 손상환입은 경영자의 이익조정 의도와 예측가치 제공 의도가 혼재되어 차기성과와 일관적이지 않은 관계를 나타냈다. 넷째, 지배구조에 따른 손상 및 손상환입의 예측가치 차이는 주로 유형자산에 기인하는 것으로 나타났다. [연구의 시사점]본 연구는 자산의 분류별로 손상과 환입의 예측가치에 대한 비교정보를 제시하였으며, 지배구조에 따른 증분효과를 제시하였다. 본 연구 결과는 기업의 손상 및 환입 인식 동기 및 차기 성과 예측에 유용한 정보를 제공하였다는 점, 회계선택 및 측정에 있어서 지배구조의 역할을 검증하였다는 점에서 시사점을 제공한다.

프레임구조물의 터널시공에 따른 거동분석

손무락(Son Moorak),박재현(Park Jaehyun) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 C Vol.32 No.3

본 논문은 터널건설로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 프레임구조물에 미치는 영향을 터널 시공조건(지반손실)을 달리하면서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 오픈 프레임구조물과 블록으로 채워진 프레임구조물이 서로 다른 시공조건(지반손실)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동을 수치해석을 통해 조사하였다. 오픈 프레임구조물은 탄성구조물로서 모델링 한 반면, 블록으로 채워진 프레임구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생할 수 있도록 모델링하였다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 두 서로 다른 프레임구조물의 거동 및 손상정도를 터널 시공조건에 따라 조사하였으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 서로 비교하였다. 뿐만 아니라, 다양한 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기를 손상도 예측기준(Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시하였다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접 프레임구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다. This paper investigates the response of frame structures with the consideration of tunnel construction (ground loss) conditions. The response of four-story open frame structure and block-infilled frame structures, which are subjected to tunnelling-induced ground movements, has been investigated in different construction (ground loss) conditions using numerical analysis. The open frame structure has been modelled as an elastic structure, while the block-infilled frame structure has been modelled to have real cracks when the shear and tensile stress exceed the maximum shear and tensile strength. The response of the two different frame structures has been investigated in terms of construction (ground loss) conditions considering the magnitude of deformations and cracks in structures. In addition, the damage levels, which are possibly induced in the structures, has been provided in terms of construction (ground loss) conditions using the state of strain damage estimation criterion (Son and Cording, 2005). The results of this study will provide a background for better understandings for controlling and minimizing building damage on nearby frame structures due to tunnelling-induced ground movements.

부분구조추정법을 이용한 대형구조물의 효율적인 구조안전도 모니터링

윤정방,이형진 한국지진공학회 1997 한국지진공학회논문집 Vol.1 No.2

본 논문에서는 대형구조물에서 구조물의 안전성 평가와 관련하여 구조물이 국부손상도를 추정하기 위한 효율적인 부분구조추정(Substructural Identification) 기법에 대하여 연구하였다. 먼저, 부분구조 추정법을 위한 모형식을 설정하기 위하여 운동방정식으로부터 부분구조에 대한 계측오차를 처리하기 위한 모형을 포함한 추계론적 자동회귀-이동평균(ARAMX) 모형식을 유도하였다. 추정된 모형식의 계수는 유도된 관계식을 이용하면, 구조손상 평가에 이용될 수 있는 강성행렬로 환산될 수 있다. 본 논문에서 유도된 부분구조 추정법의 가장 큰 장점은 매우 안정되고 정확도가 우수한 구조추정법인 ARMAX 모형식에 기반한 순차적 예측오차 방법을 사용함으로써 다른 방법에 비해 추정의 안정성 및 정확도가 뛰어나다는 것이다. 다음으로는 개발된 부분구조 추정법을 이용하여 구조 손상도 추정이 수행되었다. 손상도 추정을 위하여 앞서 순차적 예측오차 방법을 이용하여 추정된 구조계 현상태의 강성행렬을 바탕으로, 최소지승법을 이용하여 구하는 간접법이 제시되었다. 제시된 방법들의 검증을 위하여 예제해석이 수행되었다. 트러스 및 연속교 모형 그리고 실험적 예제에 적용하여 구조의 강성행렬 및 감쇠행렬을 추정하였다. 이를 바탕으로 손상도 추정방법이 검증되었다. 해석결과로부터, 개발된 방법이 효율적이고 정확도 및 안정성의 측면에서 우수한 성질이 있음을 확인할 수 있다. This paper presents substructural identification methods for the assessment of local damages in complex and large structural systems. For this purpose, an auto-regressive and moving average with stochastic input (ARMAX) model is derived for a substructure to process the measurement data impaired by noises. Using the substructural methods, the number of unknown parameters for each identification can be significantly reduced, hence the convergence and accuracy of estimation can be improved. Secondly, the damage index is defined as the ratio of the current stiffness to the baseline value at each element for the damage assessment. The indirect estimation method was performed using the estimated results from the identification of the system matrices from the substructural identification. To demonstrate the proposed techniques, several simulation and experimental example analyses are carried out for structural models of a 2-span truss structure, a 3-span continuous beam model and 3-story building model. The results indicate that the present substructural identification method and damage estimation methods are effective and efficient for local damage estimation of complex structures.