단변분 탐색법에 기초한 고속철도교량의 수치해석 모델 개선

박동욱,김남식,김성일,Park, Dong-Uk,Kim, Nam-Sik,Kim, Sung-Il 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.1

유한요소 해석 기술의 발달에 따라 수치해석은 실구조물의 상태파악 및 유지관리에 중요한 요소가 되었다. 이러한 유한요소 해석모델을 이용하여 실 구조물의 상태 파악하고 수치 실험을 행하기 위해서는 계측 응답을 바탕으로 수치해석 모델의 개선이 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 새롭게 개발된 단변분 탐색법을 기반으로 반복적 개선을 수행하면서도 미분함수를 작성하지 않아도 되는 새로운 수치해석모델 개선기법을 소개하고, 동적안정성 분석을 통하여 고속철도교량에서의 적용성을 검토하였다. 정확한 동특성 분석을 위하여 무선계측시스템과 계측점 이동법을 이용한 세밀한 계측을 실시하고, 상관성 검토 및 모드분해기법을 활용하여 고유진동수와 모드형상을 추정하였다. 설계자료를 바탕으로 구축된 수치해석 초기 모델을 추정된 동특성과 개발된 수치해석 모델 개선 기법을 이용하여 모델 개선을 수행하였으며, 개선된 모델을 이용한 수치 실험 결과와 실 교량에서의 응답과 비교하여 수치해석 모델 개선 기법의 적용성을 검토하였다. 또한, 개선된 모델의 유용성을 검토하기 위하여 고속철도교량의 동적안정성 분석을 실시하여 성공적으로 수행할 수 있었다. 개발된 수치해석 모델 개선기법의 적용성을 추가적으로 검증된다면, 다양한 구조물 및 교량에서 개발된 수치해석 모델 개선기법을 사용할 수 있을 것이다. Numerical model became one of most important tools for identifying the state of an existing structure in accordance with development of numerical analysis techniques. A numerical model should be updated based on the measured responses from the existing structure to accurately use the model for identifying the state of the bridge and executing numerical experiments. In this study, a new model updating method based on repetition method without a differential function is introduced and applicability for high speed railway bridge is verified with dynamic stability analysis. A fine measurement based on measurement points roaming method was executed with an wireless measurement system for precise dynamic characteristic analysis. The natural frequencies and mode shapes were estimated by correlation analysis and a mode decomposition technique. An initial numerical model was constructed based on design drawings and the model have been updated in accordance with the introduced model updating method. The results from numerical experiment and field test have been compared for verifying the applicability of the model updating method. And the dynamic stability analysis has been executed to verify the usability of the updated numerical model and the model updating method. It seems that the model updating method can be used for various bridges after evaluation of applicability for other type bridges in further studies.

복부 파형강판을 사용한 PSC 복합 교량의 비틀림 해석모델의 제안 및 변수해석

이한구(Lee Han-Koo),김광수(Kim Kwang-Soo) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 A Vol.28 No.2A

콘크리트와 강재의 특성을 살린 복합구조 교량에 있어서 새로운 구조 형식인 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량은 시공성 및 경제적인 측면에서 우수한 장점이 있다. 그러나 이와 관련된 기존 연구는 전단 좌굴에 대한 복부 파형강판의 거동 및 접합부의 형상 개발과 관련하여 한정된 측면이 있으며, 교량 자체로서의 비틀림 거동에 대한 연구는 다소 부족한 실정으로 합리적인 비틀림 해석모델의 개발과 거동 예측에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 복부 파형강판 PSC 박스거더 교량에 대하여, 공간트러스 모델을 이용한 Rausch의 제안식과 RC 요소의 연화효과가 고려된 평형 방정식, 적합 조건식을 활용하고 복부 파형강판 구조 형태에 의하여 추가적으로 고려해야 할 구성 방정식과 모델, 제안식 등을 적용한 비틀림 해석모델을 제시하고 기존에 수행된 부재 실험결과와의 비교를 통하여 해석모델의 합리성을 검토하였다. 또한 복부 파형강판 PSC 박스의 비틀림 거동에 영향을 미치는 프리스트레싱 힘과 콘크리트 압축강도를 변수로 한 해석을 진행하였으며, 제안된 비틀림 해석모델을 이용하여 복부 파형 강판과 프리스트레스 된 콘크리트 부재의 단면 형상비(H/B)에 따른 해석을 수행하여 보다 합리적인 비틀림 정수와 이와 관련한 수정식을 제안하였다. The Prestressed Concrete (hereinafter PSC) box girder bridges with corrugated steel webs have been drawing an attention as a new structure type of PSC bridge fully utilizing the feature of concrete and steel. However, the previous study focused on the shear buckling of the corrugated steel web and development of connection between concrete flange and steel web. Therefore, it needs to perform a study on the torsional behavior and develop the rational torsional analysis model for PSC box girder with corrugated steel web. In this study, torsional analysis model is developed using Rausch's equation based on space truss model, equilibrium equation considering softening effect of reinforced concrete element and compatibility equation. Validation studies are performed on developed model through the comparison with the experimental results of loading test for PSC box girder with corrugated steel webs. Parametric studies are also performed to investigate the effect of prestressing force and concrete strength in torsional behavior of PSC box girder with corrugated steel web. The modified correction factor is also derived for the torsional coefficient of PSC box girder with corrugated steel web through the parametric study using the proposed anlaytical model.

GFRP 보강근의 외피형상을 고려한 부착 해석모델 제안

박지선,송태협,이정윤 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.3

The bond analysis model equation was proposed through the regression analysis of the experimental values of bond behavior for each rebar. In order to verify the appropriateness of the bond analysis model equation, the bond behaviors calculated by the proposed bond analysis model, BPE model and CMR model were compared with experimental values. The proposed bond model showed the closest behavior to the experimental values when compared to other analysis models. The former models can not consider the different properties of GFRP rebar according to composed materials, mixing and manufacturing method and the latter has limitation to express the relationships between bond behavior because of derived formula by numerical analysis. This study proposed the analytical model different considering bond mechanism according to surface type. In order to verity the appropriateness of the bond analytical model, the bond behaviors calculated by the proposed bond analytical model, BPE model and CMR model were compared with experimental values. The proposed bond model showed the closest behavior to the experimental values when compared to other analysis models. GFRP 보강근과 콘크리트의 부착성능은 접착력, 부착력 및 지압력으로 발휘되며 보강근의 표면처리 방식이나 외피형상에 따라 발휘되는 부착저항력의 종류와 크기는 다르다. GFRP 부착 해석모델에 대한 선행연구를 살펴보면 철근의 부착 해석모델을 일부 수정하여 발전시키거나 수치해석을 통한 매개변수의 수가 많은 복잡한 해석식을 제안하였다. 전자의 경우에는 규격화된 마디형상을 갖는 철근과 달리 구성재료, 배합방법, 제조방법에 따라 다양한 외피형상을 가지는 GFRP 보강근의 특성을 포괄적으로 제안하는 데는 제약이 있으며 후자의 경우에는 수치해석으로 인한 수학적 관계식으로 GFRP 보강근의 부착거동과의 역학적인 관계를 고려하기에는 어려움이 있다. 따라서 이 연구에서는 GFRP 보강근의 콘크리트와의 외피형상에 따라 달라지는 부착메커니즘을 반영한 부착 해석모델을 제안하고자 하였다. 제안한 부착 해석모델에 대한 적합성 검증을 위하여 타 연구자가 수행한 실험값과 비교하였으며 기존의 부착 해석모델인 BPE 부착 해석모델과 CMR 부착 해석모델과의 비교연구도 수행하였다. 비교결과 이 연구에서 제안한 부착 해석모델이 실제 거동에 가장 근사하게 평가하였다.

고층건물의 자연진동 실험 및 FE 해석모델 향상

조순호 대한건축학회지회연합회 2017 대한건축학회연합논문집 Vol.19 No.1

18층 사무실용도 건물(SIB)의 동적성능을 결정하기 위하여 자연 진동계측 실험을 수행하였다. 해당건물은 기본적으로 철골골조 형식이나, 보다 효율적으로 수평하중을 지지하기 위하여 콘크리트 코아가 추가된 복합 구조형식을 취하고 있다. 계측된 일련의 진동기록에 최신 주파수- 및 시간영역-기반 응답의존 시스템판별법인 FDD, pLSCF 및 SSI를 적용하여 모달계수를 추출하였다. 3방법에 의하여 추출한 결과는 대체로 일치하였으나, 초기 3D-FE 해석결과와 비교하여 저차 3개 고유진동수는 대략 1.1~1.6배 정도의 단단한 거동을 나타냈다. 진동실험 및 FE 해석으로 부터 획득한 고유진동수 및 모드형태와 같은 모달계수의 일치를 위하여 최적화이론에 근거한 자동모델향상을 시도하였다. 자세한 3D-FE모델의 해석결과로부터 매 층 마다 3개의 강성 및 3개의 질량을 변수로 갖는 단순 FE모델을 유도하여 모델향상의 시작모델로 사용하였다. 일치를 시도한 6개의 모드 중 저차 3차 모드까지만 고려한 향상된 FE모델은 자연진동수 및 모드형태에 대하여 우수한 일치를 나타냈다. 모델향상을 수행한 결과에 의하면, 현재의 국내 FE 구조해석 실무는 층강성 및 층질량을 각각 다소 과소 및 과다하게 고려하고 있는 것으로 판단된다. Dynamic response measurements from natural excitation were carried out for a 18-story office building(SIB) to determine its inherent properties. A steel beam-column frame system was adopted as a typical structural form, but a concrete core wall was added to resist the lateral force more effectively, resulting in a mixed configuration. The most advanced operational system identification methods based on frequency- and time-domain like FDD, pLSCF and SSI were used to extract modal parameters form a series of vibration records. The frequencies and mode shapes extracted from different identification methods showed a greater consistency, however the three lower frequencies exhibited 1.1 to 1.6 times as stiff as those obtained using a detailed 3D-FE model. Automatic FE model updating adopting optimization theory was applied to correlate experimental and analytical modal parameters such as natural frequencies and mode shapes. The simplified FE model containing 3 stiffnesses and 3 masses at each story as structural parameters derived from a detailed 3D-FE model was used as a starting one for updating. The excellent match between test and analytical modal parameters was made for the lower three modes out of the six. Based on the updating results, it can be judged that the domestic design practice for FE analysis somewhat underestimates the story stiffness, while overestimating the story mass.

유한요소해석에 의한 요철형 이음단면을 갖는 프리캐스트 바닥판의 휨성능 평가

오현철,정철헌,강명구,박세진,신동호 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.1

본 연구에서는 요철형 이음단면을 갖는 프리캐스트 교량 바닥판 이음부의 정적 휨성능을 예측하기 위한 비선형 유한요소해석 모델 을 구성하였으며, 선행연구에 의한 실험결과와의 비교를 통해 유한요소해석의 적합성을 확인하였다. 유한요소해석 모델을 구성하는 재료특 성으로 각각의 이론을 적용하였으며, 실험결과 및 사전 변수해석을 통해 입력변수들을 결정하여 유한요소해석 모델을 구성하였다. 본 연구에 서 수행된 유한요소해석 결과는 각각의 실험체에 대한 구조적 거동을 평균 5% 이내로 비교적 정확하게 추정하는 것으로 나타났으며, 소성 변 형률 분포로부터 각 실험체의 균열양상 및 파괴형태를 간접적으로 예측할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 사용된 유한요소해석 모델은 향후 프 리캐스트 바닥판 이음부의 극한거동 예측 및 이음부의 설계식 도출을 위한 변수해석 연구 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, a non-linear FEM model is presented to predict the static flexural performance of precast bridge decks with ribbed joint and is verified with previous experiment results through comparison. The several theory of material properties were applied to each mechanical properties in FEM model and FEM model’s input variables were determined through experiment result and parametric study. The FEM results showed good accuracy in predicting the structural performance of the specimens and FEM model’s average error rate was 5%. Also, each specimen’s cracking aspect and failure mode can be predicted through FEM’s plastic strain distribution. Thus, this FEM model can be used effectively for predicting the ultimate behavior and parametric study to development of design formula for joint.

한옥의 구조해석 모델 검 토 및 활용을 위한 가상현실 소프트웨어

정종현,김영민 한국전산구조공학회 2023 한국전산구조공학회논문집 Vol.36 No.5

본 연구에서는 한옥의 해석모델 구축을 지원하고, 구축된 해석모델의 활용도를 높이고자 이를 활용한 가상현실 소프트웨어를 개발하였다. 한옥의 구조해석 모델은 범용 구조해석 소프트웨어인 midas Gen으로 생성하고, 이를 문자기반 입력파일로 변환한 후 본 연구에서 개발된 소프트웨어에서 한옥 해석모델의 검토에 필요한 자료들을 저장한다. 개발된 가상현실 소프트웨어 내에서 3차원으로 표현된 한옥의 해석모델은 시점을 변경하며 살펴볼 수 있고 특정 부재를 선택하여 관련된 자료를 확인할 수 있다. 이러한 과정을 통해 해석모델의 오류를 확인 및 수정하여 완결된 해석모델을 구축할 수 있다. 개발된 소프트웨어는 3개의 한옥 사례에 적용하여 그 적용성과 효용성을 검증하였으며, 구조분야 이외의 타 분야에서도 활용될 수 있다. In this study, virtual reality software was developed to support the generation of an analysis model of a Hanok and to increase the use of the completed analysis model. The structural analysis model of the Hanok was generated using midas Gen, a general-purpose structural analysis software. After converting it into a text-based input file, the developed software stores the data necessary for the examination of the analysis model. Then, in the developed virtual reality software, the three-dimensional analysis model of the Hanok can be visualized in various ways and the related data can be shown by selecting a specific member. Through this process, errors in the analysis model can be identified and corrected to build a complete analysis model. The developed software was applied to three Hanok cases to verify its applicability and effectiveness. The software is expected to be used in other fields besides the structural field.

인공지능 객체검출모델 기반 집-나무-사람(HTP) 그림검사의 형식적 해석 연구

이은정(Eun Jeong Lee),황세진(Se Zin Hwang) 한국미술치료학회 2023 美術治療硏究 Vol.30 No.5

집-나무-사람(House-Tree- Person)그림검사는 오늘날의 대표적인 투사그림검사이지만, 표준화된 해석기준이 없고 평가 과정에서 평가자의 주관 개입성이 높아 신뢰도가 낮게 나타나는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 인공지능 객체검출모델을 기반으로 HTP 검사 결과에서 집, 나무, 사람 객체를 구분하고, 형식적 해석에 사용되는 위치와 크기 값을 받아 유의미한 해석을 내보내는 인공지능 시스템인 HTP 객체검출모델(HTP Object Detection Model)을 제안한다. 연구를 위해 2022년 9~10월 동안 집 98장, 나무 98장, 사람 196장의 이미지 데이터를 수집하였고. 시스템을 기계학습하였다. 정확도(Accuracy)가 90%, 정밀도와 재현율의 조화평균(F1-Score)이 95%인 높은 정확도의 모델이 개발되었으며, 모델은 객체의 위치와 크기 정보를 계산하여, 일치하는 값의 형식적 해석을 최종적으로 내보낸다. 이후 미술치료 전문가가 모델에 HTP 검사 이미지를 입력하였을 때 나온 형식적 해석 결과를 보고 해당 모델의 타당도를 측정하였다. 평균 타당도는 79%로 나타났다. 추후 다양한 학습 데이터를 추가하여 모델의 정확도를 높이고 더욱 세분된 해석을 추가한다면, 미술치료사들의 투사적 검사 신뢰도를 보완하는 HTP 검사의 형식적 해석 모델이 개발될 것으로 기대된다. 이러한 연구결과를 바탕으로 본 연구의 의의와 제한점에 대하여 논의하였다. The HTP test is today‘s representative projective drawing test. However, it lacks standardized interpretation criteria, and there is a high level of subjective intervention by evaluators during the evaluation process, resulting in low reliability. In order to resolve these problems, the researchers proposed an AI system HTP Object Detection Model that classified house, tree, person objects in HTP test results based on AI object detection models and sent meaningful interpretations by receiving location and size values used for formal analysis. For the study, image data of 98 houses, 98 trees, and 196 people were collected between September and October 2022. The model was trained using machine learning. A high-accuracy model was developed with an Accuracy of 90% and F1-Score of 95%. The model calculated the location and size information of the objects and provided formal interpretations that matched the corresponding values. The validity of the model was measured by art therapy experts evaluating the formal interpretation derived from HTP test images inputted into the model. The average validity was 79%. By adding diverse training data and more detailed interpretations in the future, it was expected that an formal analysis model of HTP test would be developed to supplement the projective drawing test reliability of art therapists. Based on these research findings, the significance and limitations of this study were discussed.

근육 모델이 고려된 두부 및 경추 유한요소모델을 이용한 비관통 피탄 충격에 의한 인체 상해 해석

강문정(Moon Jeong Kang),조영남(Young Nam Jo),채제욱(Jeawook Chae),유홍희(Hong Hee Yoo) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.1

헬멧을 착용한 병사의 비관통 피탄 충격은 총탄이 헬멧을 관통하지 않더라도 인체에 치명적인 상해를 유발한다. 이로 인한 인체 상해 해석을 위한 연구들이 이뤄져 왔으나 주로 두부의 손상에 초점을 맞춘 해석 모델이 개발되어 왔다. 비관통 피탄 충격에 의한 경추 및 경추부 관련 근육의 손상은 인체에 치명적인 상해를 입히지 않더라도 병사의 생존성에 상당한 영향을 미친다. 따라서 경추 및 경추부 근육을 포함한 모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존에 연구된 두부 모델과 근육 모델이 적용된 경추부 모델을 활용하여 인체의 상해해석을 수행하였다. 정량적 상해예측을 위해 응력, 변형률 및 HIC를 비교하였다. 경추부가 포함된 모델의 해석결과는 두부 모델만 고려된 해석결과보다 상해 정도를 작게 예측하였다. 모델의 신뢰성 확보를 위하여 두부 상해 해석 결과를 타 문헌과 비교하였다. Ballistic impact on a soldier wearing a helmet can induce fatal injury, even if the helmet is not penetrated. Although studies on this type of injury have been performed, most of them have used an analytical model focused on head injury only. The injury of the neck muscles and cervical vertebrae by non-penetrating ballistic impact affects the survivability of soldiers, despite not inflicting fatal injury to the human body. Therefore, an analytical model of the head and neck muscles are necessary. In this study, an analysis of human body injury using the previously developed head model, as well as a cervical model with muscles, was performed. For the quantitative prediction of injury, the stress, strain, and HIC were compared. The results from the model including the cervical system indicated a lower extent of injury than the results from the model excluding them. The results of head injury were compared with other references for reliability.

비선형 동적해석을 통한 국내 비보강 조적조 건축물의 내진성능 평가

백은린,김정현,이상호 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.3

본 연구의 목적은 비선형 동적해석을 통한 국내 비보강 조적조의 내진성능을 평가하는데 있다. 보다 정밀한 내진성능 평가를 위해 조적벽체의 파괴모드를 고려한 비선형 이력모델을 이용하고자 하나, 선행연구의 비선형 이력모델은 정적반복가력해석에 대한 검증만이 수행 되었다. 이에 본 연구에서는 진동대실험과 동적해석 결과를 비교하여 제안한 비보강 조적조 비선형 해석모델의 신뢰성을 검증한 다음, 국내 비 보강 조적조 건축물의 비선형 동적해석을 수행하고 결과를 분석하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과, 1층의 조적조 건축물의 경우 개구부율 에 관계없이 비교적 지진피해가 작은 반면, 2층 이상의 국내 비보강 조적조 건축물의 대부분이 국내에 발생가능한 지진에 취약하였다. The purpose of this study is to evaluate the seismic performance of domestic unreinforced masonry(URM) buildings using nonlinear dynamic analysis. For that, the nonlinear hysteresis models suggested in the previous research were validated for the dynamic analysis. The results of the shaking table test were compared with the dynamic analysis results using the suggested nonlinear hysteresis models. As a result, the nonlinear hysteresis models were expected to be applicable to the dynamic analysis of URM buildings. Based on the models, the dynamic analysis of domestic URM buildings varying the number of stories and opening ratio was carried out. The analysis results showed that most of the domestic URM buildings were very vulnerable to design earthquake in Korea.

광고 모델 적합성이 소비자 태도에 미치는 영향에 관한 연구

이영우(Lee Young Woo),양효붕(Yang Xiao Peng),이인남(Li Yin Nan) 한국상품학회 2017 商品學硏究 Vol.35 No.2

광고 모델 적합성은 제품 특성과 광고 모델 이미지가 일치되는 경우에 전달 효과가 높은 것으로 설명할 수 있다. 본 연구는 광고 모델의 적합성에 따른 제품과 광고 모델에 차이가 소비자 태도에 미치는 영향 가운데, 시간적 거리에 따른 해석수준의 차이가 어떠한 조절 역할로 작용하는지 알아보고자 한다. 연구목적의 검증을 위해 친환경 자동차를 제품으로 설정하고, 시간적 거리에 따른 해석수준의 차이를 바탕으로 조작물을 활용하여 실험을 실시하였다. 290명의 답변을 회수하여, 가용한 248부의 유효한 표본을 가설검정을 위한 통계분석에 활용하였다. 연구 결과 친환경 자동차에 대한 전문가 모델의 광고가 유명인 모델의 광고 보다 제품 태도가 높게 나타났다. 또한, 시간적 거리를 길게 지각한 상위해석수준에서는 유명인 모델의 친환경 자동차 광고의 제품 태도가 높게 나타났으나 하위해석수준에서는 전문가 모델의 친환경 자동차 광고의 제품 태도가 높게 나타나 해석수준차이에 따른 조절효과가 나타났다. 시간적 거리에 따른 해석수준의 차이가 광고모델 적합성에 미치는 영향을 확인했다는 점에서 학술적 의미를 갖고 있으며, 향후 구매 시기에 따른 고객 세분화에 대한 마케팅 전략 수립에 실무적 의미를 갖고 있다. 또한 성별의 따른 차이와 같은 세밀한 고객 세분화의 필요성을 갖고 있다. 조사 대상의 차이를 보다 세밀하게 구분하고 저관여 제품에 대한 향후 연구 계획의 필요성을 갖고 있다. 소비자의 시간적 거리에 따른 해석수준차이는 광고 모델 유형과 관련한 소비자의 제품 태도 차이가 있음을 확인했다는 점에서 차별점을 갖는다고 할 수 있다. The suitability of the advertising model can be explained by the high delivery effect when the product characteristics and the advertising model image are matched. The purpose of this study is to investigate the effect of difference in interpersonal attitudes on product and advertising model according to suitability of advertising model. In addition, this study also insights the moderating effect of temporal distance in the relationship between advertising model and attitude of consumers. In order to verify the purpose of the research, Based on the difference in construal level by the time distance, the experiment was conducted using the manipulator. participants were asked to answer questions to measure. Out of 290 participants, 248 usable questionnaires were collected and analyzed. As a result, the advertisement of the expert model for the eco-friendly car showed higher product attitude than the advertisement of the celebrity model. In addition, at the higher level of interpreting perceived the longer the time distance, the product attitude of the eco-friendly car advertisement of the celebrity model was high. However, at the lower construal level, the product attitude of the eco-friendly automobile advertisement of the expert model was high, and the moderating effect was revealed by the construal level difference. This study is conceptuallymeaningful in presenting the difference in construal level by temporal distance affects the suitability of the ad model. It has a practical meaning in establishing marketing strategy for customer segmentation according to the future purchase time. In addition, there is a need for detailed customer segmentation such as differences in gender. It is necessary to further divide the differences between the survey subjects and to plan future research on lowinvolvement products. The difference in interpretation level by the temporal distance of the consumer is different in that it confirms that there is a difference in the product attitude of consumers related to the advertisementmodel type.