시간영역 Gauss-Newton 전체파형 역해석 기법의 성능평가

강준원,Kang, Jun Won,Pakravan, Alireza 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.4

본 논문에서는 물성이 균일하지 않은 반무한 고체영역의 탄성파속도 분포를 재구성하기 위한 시간영역 Gauss-Newton 전체파형 역해석 기법을 소개한다. 반무한 영역을 유한 계산영역으로 치환하기 위하여 유한영역의 경계에 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly-matched-layers(PMLs)를 도입하였다. 이 역해석 문제는 PML을 경계로 하는 영역에서의 탄성파동방정식을 구속조건으로 하는 최적화 문제로 성립되며, 표면에서 측정된 변위응답과 혼합유한요소법에 의해 계산된 응답간의 차이를 최소화함으로써 미지의 탄성파속도 분포를 결정한다. 이 과정에서 Gauss-Newton-Krylov 최적화 알고리즘과 정규화기법을 사용하여 탄성파속도의 분포를 반복적으로 업데이트하였다. 1차원 수치예제들을 통해 Gauss-Newton 역해석으로 부터 재구성된 탄성파속도의 분포가 목표값에 충분히 근사함을 보였으며, Fletcher Reeves 최적화 알고리즘을 사용한 기존의 역해석 결과에 비해 수렴율이 현저히 개선되고 계산 소요시간이 단축됨을 확인할 수 있었다. This paper presents a time-domain Gauss-Newton full-waveform inversion method for the material profile reconstruction in heterogeneous semi-infinite solid media. To implement the inverse problem in a finite computational domain, perfectly-matchedlayers( PMLs) are introduced as wave-absorbing boundaries within which the domain's wave velocity profile is to be reconstructed. The inverse problem is formulated in a partial-differential-equations(PDE)-constrained optimization framework, where a least-squares misfit between measured and calculated surface responses is minimized under the constraint of PML-endowed wave equations. A Gauss-Newton-Krylov optimization algorithm is utilized to iteratively update the unknown wave velocity profile with the aid of a specialized regularization scheme. Through a series of one-dimensional examples, the solution of the Gauss-Newton inversion was close enough to the target profile, and showed superior convergence behavior with reduced wall-clock time of implementation compared to a conventional inversion using Fletcher-Reeves optimization algorithm.

1차원 유한요소망 연속기법을 이용한 시간영역 탄성파의 역해석

강준원,Kang, Jun Won 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.4

이 논문에서는 반무한 고체영역의 표면에서 측정한 변위응답의 시간이력으로부터 유한요소망 연속기법을 이용해 탄성파 속도의 공간적 분포를 추정하는 역해석 문제를 소개한다. 반무한 영역에서의 역해석을 위해서는 해석 대상이 되는 유한영역의 경계에서 파동의 반사가 일어나지 않도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해 유한영역의 경계면에 perfectly-matchedlayers(PMLs)라는 수치적 파동흡수층을 도입하였고, PML을 경계로 하는 유한영역에서 역해석 문제를 정의하였다. 이 문제를 탄성파동방정식을 구속조건으로 하는 최적화 문제로 표현하였으며, 라그랑주 승수법에 기초한 비구속 최적화 기법에 의해 탄성파속도의 최적 분포를 결정하였다. 해의 정확도와 수렴성을 높이기 위해 유한요소망 연속기법을 도입하여 점진적으로 밀도가 증가하는 유한요소망에 대해 연속적으로 역해석을 수행하였다. 1차원 예제들을 통해 유한요소망 연속기법을 이용한 역해석으로부터 탄성파속도의 분포를 정확히 추정할 수 있음을 확인하였으며, 측정 응답에 노이즈가 존재하는 경우에도 제안한 역해석 기법은 목표 탄성파속도 분포에 근사한 결과를 도출하였다. This paper introduces a mesh continuation scheme for a one-dimensional inverse medium problem to reconstruct the spatial distribution of elastic wave velocities in heterogeneous semi-infinite solid domains. To formulate the inverse problem, perfectly-matched-layers(PMLs) are introduced as wave-absorbing boundaries that surround the finite computational domain truncated from the originally semi-infinite extent. To tackle the inverse problem in the PML-truncated domain, a partial-differential-equations(PDE)-constrained optimization approach is utilized, where a least-squares misfit between calculated and measured surface responses is minimized under the constraint of PML-endowed wave equations. The optimization problem iteratively solves for the unknown wave velocities with their updates calculated by Fletcher-Reeves conjugate gradient algorithms. The optimization is performed using a mesh continuation scheme through which the wave velocity profile is reconstructed in successively denser mesh conditions. Numerical results showed the robust performance of the mesh continuation scheme in reconstructing target wave velocity profile in a layered heterogeneous solid domain.

내화피복을 적용한 강합성보의 구조화재해석

강준원,강문수,윤혜진,Jun Won Kang,Moon Soo Kang,Hyejin Yoon 한국전산구조공학회 2023 전산구조공학 Vol.36 No.2

This paper presents the effects of fire-resistant materials on the temperature and vertical deflection of a composite beam exposed to fire through nonlinear thermo-mechanical analysis. The fire was modeled using the standard fire curve proposed in American Society for Testing and Materials (ASTM) E119. Fire-resistant materials were modeled by reducing the heat transfer coefficient from the air layer to the beam. The temperature and vertical deflection of the uncoated composite beam were measured using a laboratory fire test, and the results of the structural fire analysis were verified through comparison with experimental results. By introducing the fire-resistance effect, the reduction in the temperature and deflection of the beam for the ASTM E119 standard fire can be reasonably estimated. Based on a case study of the heat transfer coefficient, the fire-resistant effect on the thermo-mechanical response of a composite beam in the event of a fire is presented.

하수처리 : 활성탄의 인 흡착 특성에 관한 동력학적 연구

강준원 ( Jun Won Kang ),서정범 ( Jseng Bsem Seo ) 대한상하수도학회 2006 공동추계 학술발표회 논문집 Vol.2006 No.-

뉴로피드백을 이용한 주의력결핍 과잉행동장애 치료 1례(例)

강준원 ( Jun Won Kang ),박정경 ( Jeong Gyung Park ),전용우 ( Yong Woo Cheon ),한국 ( Gook Han ),박현철 ( Hyun Cheol Park ),김락형 ( Lak Hyung Kim ),유경 ( Gyung Yoo ),정은희 ( Eun Hee Jeong ) 대한한방신경정신과학회 2005 동의신경정신과학회지 Vol.16 No.2

하수처리 : 활성탄의 인 흡착 특성에 관한 동력학적 연구

강준원 ( Jun Won Kang ),서정범 ( Jseng Bsem Seo ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2006 공동 추계학술발표회 Vol.2006 No.-

Rational Criterion of Suing and Labouring Charge in Marine Insurance -Using Game Theoretic Approach-

강준원(Jun-Won Kang) 한국항만경제학회 2004 韓國港灣經濟學會誌 Vol.20 No.2

The purpose of this paper is to setup reasonable criterion for underwriters to reimburse the expenses of suing and labouring incurred by assured, using game theory. As for the upper limit for the reimbursement, MIA and ICC do not mention at all but stipulate that proper and reasonable expenses shall be reimbursed, while ITC-Hulls set the amount insured as the upper limit to compensate the sum of expenses and damage loss. And as for failed measures of averting and minimizing loss, MIA and ICC do not mention either, while ITC-Hulls stipulates underwriters shall compensate the expenses and damage loss within the amount insured.<br/> The main results of this paper are as follows: First, it is for the benefit of underwriters to reimburse the expenses incurred to take such reasonable measures to avert or minimizing a loss which would be recoverable under the insurance. Second, the expenses of single measure should not be above the amount insured. Third, even if the measures failed, the expense should be reimbursed if it is less than the expected value of the subject-matter insured that could be recovered by the measures. Last, if the measures are taken several times individually, even if the sum of expenses might be above the amount insured, it should be reimbursed.

포플러와 버드나무에서 분리한 내생균의 잠재적 역할에 관한 연구

강준원 ( Jun Won Kang ),( Zareen Khan ),( Jenny Knoth ),( David Roman ),( Sharon Doty ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

식물체의 뿌리 주변이나 내부 조직에는 다양한 미생물들이 식물체와 상호작용을 하며 살고 있다. 내생균 (Endophyte)은 숙주식물의 내부 조직에 서식하며 병원성을 나타내지 않는 세균, 곰팡이를 의미한다. 이러한 내생균은 오염된 토양과 지하수를 정화할 수 있는 식물체의 정화능을 향상 시켜줄 뿐만 아니라, 질소고정, 식물 성장호르몬 분비, 환경 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증가시키면서, 숙주식물을 보호하는 역할을 한다. 본 연구에서는 포플러와 버드나무 조직 내에 공생하는 다양한 내생균의 잠재적 기능에 대하여 알아보았으며. 이러한 내생균의 활용은 형질전환체 개발의 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다. Most plants associate with various microbes that live around the plant`s root or intercellular space of the plant. The term endophyte refers to microorganisms, bacteria, or fungi, which live within plant tissues without causing any disease. Natural endophytes have a capacity for assisting the phytoremediation of contaminated soil and groundwater in addition to providing other benefits to the plants. We isolated a variety of microbial endosymbionts from poplar and willow trees with properties including plant growth promotion, pollutant degradation, and nitrogen fixation. With the range of beneficial traits provided, these natural endophytes provide an alternative to plant or microbial genetic engineering.

스펙트럴 요소법을 이용한 SH파 전파의 외연적 시간이력해석

윤승욱,강준원,Youn, Seungwook,Kang, Jun Won 한국전산구조공학회 2018 한국전산구조공학회논문집 Vol.31 No.2

이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다. This paper introduces a new explicit spectral element method for the simulation of SH-waves in semi-infinite domains. To simulate the wave motion in unbounded domains, it is necessary to reduce the infinite extent to a finite computational domain of interest. To prevent the wave reflection from the trunctated boundaries, perfectly matched layer(PML) wave-absorbing boundary is introduced. The forward problem for simulating SH-waves in PML-truncated domains can be formulated as second-order PDEs. The second-order semi-discrete form of the governing PDEs is constructed by using a mixed spectral elements with Legendre-gauss-Lobatto quadrature method, which results in a diagonalized mass matrix. Then the second-order semi-discrete form is transformed to a first-order, whose solutions are calculated by the fourth-order Runge-Kutta method. Numerical examples showed that solutions of SH-wave in the two-dimensional analysis domain resulted in stable and accurate, and reflections from truncated boundaries could be reduced by using PML boundaries. Elastic wave propagation analysis using explicit time integration method may be apt for solving larger domain problems such as three-dimensional elastic wave problem more efficiently.

내화피복을 고려한 강합성보의 화재 구조거동 평가

강문수(Kang, Moon Soo),박홍락(Pak, Hongrak),강준원(Kang, Jun Won),최병정(Choi, Byung-Jeong),기성훈(Kee, Sung-Hoon) 한국강구조학회 2018 한국강구조학회 학술대회 발표집 Vol.29 No.1