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.

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.

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.

민감도 분석을 이용한 반도체 검사 장비의 X, Y 스테이지 구조의 경량화 연구

고만수,권순기,김참내 한국디지털정책학회 2019 디지털융복합연구 Vol.17 No.7

민감도 해석은 어떤 설계 변수의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향을 확인하기 위한 방법으로, 계산된 민감도는 구조개선 시 중요한 지표가 된다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 설계 변수에 대한 민감도 도출 및 분석 방법과, 민감도 결과를 활용한 구조개선 방법을 제안하였다. 구조 개선이 필요한 실제 반도체 검사 장비를 이용하여 경량화를 위한 설계 변수를 선정하고 설계 변수에 대한 민감도를 유한요소법과 유한차분법을 활용하여 계산하였으며, 장비가 요구하는 과도응답(Transient Response)은 유지하면서도 무게 감소가 가능한 개선 방안을 제시하였다. 유한요소해석과 유한차분법을 이용한 민감도 분석 결과를 이용한다면 구조물의 설계 개선 시 원하는 응력 또는 변위는 만족하면서도 구조적으로 향상된 설계를 할 수 있고, 이는 반도체 검사 장비뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용이 가능하다. Sensitivity analysis is used to determine the effect of a change in a design parameter on the total system, and the calculated sensitivity is an important indicator of the improvement of a structure. In this study, we investigated the method of deriving and analyzing the sensitivity of design parameters by using finite element analysis and the method of improving a structure by using sensitivity analysis results. Design parameters for weight reduction design were selected using actual semiconductor inspection equipment that requires structural improvement, and the sensitivity to design parameters was calculated by using and finite difference method. We propose an improvement method that can reduce the weight while maintaining the transient response required by the equipment. By using the results of the sensitivity analysis through finite element analysis and finite difference method, we can create a structurally improved design that satisfies the desired stress or displacement by improving the design of the structure. Therefore, sensitivity analysis is applicable to various fields as well as semiconductor inspection equipment.

다이아그리드 구조 시스템의 횡적 거동에 대한 민감도 해석

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

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. 지진하중⋅풍하중 등에 의한 횡적 거동 분석시, 민감도 해석은 구조 모델의 입력변수의 변화에 따른 횡적 거동의 특성을 분석하고 그에따른 상대적 주요 변수를 찾는 것을 목적으로 한다. 따라서 민감도 해석은 건축물의 구조 진단과 보수 보강 분야에서 특히 중요하다. 본논문에서는 동일한 높이에서 다이아그리드 가새부재의 설치 각도를 변화 시키면서 TDA이론을 적용한 선형정적 해석법으로 민감도 해석을수행하였다. 지진하중의 영향이 큰 중층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 58°일 때 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되었고, 풍하중의영향이 큰 고층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 67.4°일 경우 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되어 시스템 적용의 효율성을 입증하였다. 또한 구간별 민감도는 12층에서 36층 모델의 경우 중상층부에서 가장 크게 나타났으며, 고층 건축물의 경우 하부에서 가장 큰 민감도값이 산출되었다.

설계 민감도 해석을 활용한 선형 시스템 진동내구 평가

김찬중(Chan-Jung Kim),김규식(Ku-Sik Kim),강호영(Ho-Young Kang),진여화(Yeo-Hwa Jin),이봉현(Bong-Hyun Lee) 한국소음진동공학회 2010 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.10

The direct design modification of problematic component is disallowed in order to sacrifice other major factors such as a stability of system or a major performance. So, the best design policy is to revise the immature structural mechanism under the minimal design change as soon as possible. For this, the paper presents a new design sensitivity analysis based on transmissibility ratio (TR) of response acceleration to find a proper candidate for the minimal design modification. The new sensitivity analysis is based on the fact that the sensitivity of TR over a small design change is inversely proportional to the magnitude of TR. The theory of proposed design sensitivity analysis is simulated with a simple five-degree-of-freedom system and confirms that the sensitivity result is well matched with the variance of TR over a dynamic change. Then, new methodology is applied for a linear elastic specimen to detect the most sensitive node over a design change using measured acceleration data during uni-axial vibration test. The physical verification of the sensitivity method is conducted on the CAE model of a linear elastic specimen by adding concentration mass and the vibration fatigue of the simple specimen is analyzed to estimate the relationship between fatigue behaviors and sensitivity consequences.

다분야 통합해석 시스템의 효율적인 신뢰성 해석기법 연구

안중기(Joongki Ahn),권장혁(Jang-Hyuk Kwon) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.3

다분야 통합해석 시스템의 신뢰성 해석에 대한 기존의 연구들은 대부분 비선형 최적화 기법을 기반으로 하고 있다. 이들은 다분야 통합최적설계 프레임워크를 이용하여 신뢰성을 직접 해석하기 때문에 효율적인 AFORM기법을 적용하는 것이 불가능하다. 본 논문은 AFORM기법을 적용한 다분야 통합시스템의 순차적 신뢰성 해석기법(SARAM)을 제안한다. 이를 위해 신뢰성 해석과 다분야 통합시스템의 해석(MDA)을 분리하고, 순차적으로 배열하여, 되풀이구조를 가지는 해석구조를 구성하였다. 제안된 방법의 효율성은 계산량, 정확도, 그리고 동시 수행기능의 관점에서 평가하였다. 3개의 다분야 통합시스템 예제를 계산한 결과, 제안된 기법은 정확도를 보장하면서 기존의 방법에 비해 우수한 계산효율을 보였다. Existing methods have performed the reliability analysis using nonlinear optimization techniques. This is mainly due to the fact that they directly apply Multidisciplinary Design Optimization(MDO) frameworks to the reliability analysis formulation. Accordingly, the reliability analysis and the Multidisciplinary Analysis(MDA) are tightly coupled in a single optimizer, which hampers utilizing the recursive and function-approximation based reliability analysis methods such as the Advanced First Order Reliability Method(AFORM). In order to utilize the efficient reliability analysis method under multidisciplinary analysis systems, we propose a new strategy named Sequential Approach on Reliability Analysis under Multidisciplinary analysis systems(SARAM). In this approach, the reliability analysis and the MDA are decomposed and arranged in a sequential manner, making a recursive loop. The efficiency of the SARAM method was verified using three illustrative examples taken from the literatures. Compared with existing methods, it showed the least number of subsystem analyses over other methods while maintaining accuracy.

〈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.

탄소성 유한요소해석시 2차원 유한요소 밀도에 대한 반복하중이 작용하는 노치부의 변형률의 민감도 분석

김종성(Jong-Sung Kim),장현수(Hyun-Su Jang) 한국압력기기공학회 2021 한국압력기기공학회 논문집 Vol.17 No.1

This paper presents sensitivity analysis results of strain on notches under cycling loading to 2-D finite element density considering plasticity. Cylindrical notched specimens having some stress concentrations were modeled with 2-D axisymmetrical finite element having various finite element densities. Elasto-plastic finite element analysis was performed for the various finite element models subjected to cycling loading considering plasticity. The finite element analysis results were compared to investigate sensitivity of the finite element analysis variables such as von-Mises effective stress, accumulated equivalent plastic strain, and equivalent plastic strain to 2-D finite element density. As a result of the comparison, it was found that the accumulated equivalent plastic strain is more sensitive than the others whereas the von-Mises effective stress is much less sensitive.

지진하중을 받는 CFRD 정상부 변위에 영향을 미치는 사력재료 입력물성에 대한 민감도분석

하익수 한국지진공학회 2007 한국지진공학회논문집 Vol.11 No.1

본 연구는 지진하중을 받는 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD)의 정상부 변위에 대한 사력재료 주요물성의 민감도를 정량적으로 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 현재 운영 중인 국내 CFRD 형식의 D댐에 대해 2가지 지진파, 각 지진파에 대해 2가지 설계진도, 사력재료에 대해 수행된 대형삼축압축시험 결과로부터 얻어진 물성값을 조합하여 만든 물성값이 다른 해석단면 27개를 작성, 총 108개 해석단면에 대한 동적 수치해석을 수행, 그 결과를 이용한 대역적 민감도분석을 수행하였다. 민감도분석 결과, 지진하중 작용 시 댐 정상부 침하량은 입력지진의 종류와 설계진도 크기에 상관없이 절대적으로 사력재료 전단탄성계수에만 영향을 받았으며 댐 정상부 횡변위의 경우에는, 사력재료 전단탄성계수의 영향이 크나 그 영향의 정도는 침하량에 미치는 정도에 비해 상대적으로 작으며, 침하량과는 달리 지진파의 종류와 크기에 따라 차이를 보였다. 본 연구결과에 한해 사력재료의 마찰각은 지진하중에 의한 CFRD 정상부 변위에는 전혀 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. The purpose of this study is to carry out the quantitative sensitivity analysis on rockfill material influencing the dam crest displacement of CFRD(Concrete-Faced Rockfill Dam) subjected to earthquake loading. The total 105 dynamic numerical analyses (2 input earthquake, 2 magnitudes for each earthquake. 27 rockfill material property combinations obtained from large triaxial tests) on CFR type "D" dam in operation were conducted. The global sensitivity analysis was carried out using the results of numerical analysis. From the results of sensitivity analysis, It was found that the crest settlement of the CFR type dam subjected to earthquake was absolutely affected by the shear modulus of rockfill material irrespective of the input earthquakes and the maximum acceleration of each earthquake. Also, it was found that the horizontal displacement of the dam crest was highly affected by the shear modulus of rockfill material though the extent of effect on that was smaller than the settlement and the extent of effect depended on the input earthquakes and the maximum acceleration of each earthquake. On the contrary, it was found that the effect of friction angle was negligible.