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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.
유한요소기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용한 원주방향 균열이 존재하는 탄소강 실배관의 파손예측 및 검증
한재준(Jae-Jun Han),배경동(Kyung-Dong Bae),김윤재(Yun-Jae Kim),김종현(Jong-Hyun Kim),김낙현(Nak-Hyun Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.7
본 논문은 유한요소 기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용하여 결함이 존재하는 실배관의 파괴거동을 예측한다. 수정응력 파괴변형률 모델을 손상기준으로 선정하고 유한요소 손상해석을 통해 균열진전을 모사한다. 기준식의 결정에는 인장시험과 파괴인성시험 결과만이 요구되며 온도 288oC SA333 Gr. 6 탄소강에 적용하여 결과를 제시하였다. 요소크기-의존성 임계손상모델을 도입하여 손상해석의 수치해석적인 불안정성을 개선하였다. 본 연구에서 제안하는 가상시험법의 검증을 위해 미국 바텔연구소에서 수행한 실배관 실험결과와 예측결과를 비교한다. This paper describes multi-scale based ductile fracture simulation using finite element (FE) damage analysis. The maximum and crack initiation loads of cracked components were predicted using proposed virtual testing method. To apply the local approach criteria for ductile fracture, stress-modified fracture strain model was adopted as the damage criteria with modified calibration technique that only requires tensile and fracture toughness test data. Element-size-dependent critical damage model is also introduced to apply the proposed ductile fracture simulation to large-scale components. The results of the simulation were compared with those of the tests on SA333 Gr. 6 full-scale pipes at 288oC, performed by the Battelle Memorial Institute.
복합재 패널에서 유도 탄성파를 이용한 이미지 기반 손상탐지 기법 개발 : Part Ⅱ. 손상크기 추정 알고리즘
김창식(Changsik Kim),전용운(Yongun Jeon),박정선(Jungsun Park),조진연(Jin Yeon Cho) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.1
본 논문에서는 반사된 면적 결과와 반사된 위치 결과를 중첩하고, 가시화된 이미지에서 픽셀의 최대값에 대한 비율로 윤곽선을 추출하여 손상 크기를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 반사된 신호의 면적을 구하기 위해서 누적함수 특성벡터 알고리즘을 사용하였고, 반사된 신호의 위치를 구하기 위해서 신호 상관관계를 이용해서 측정신호로부터 손상 신호를 분리하였다. 그리고 제안한 손상크기 추정 알고리즘을 복합재 평판에서 실험 수행하여 검증하였다. 임의의 위치에서 반복 실험을 수행해서 제안된 알고리즘이 반복에 따른 재현성이 있음을 검증하였고, 손상크기 변화에 따라 손상 크기를 추정하고 분별할 수 있음을 검증하였다. In this paper, a new algorithm is proposed to estimate the damage size by combining the reflected area with the reflected position and extracting contours in proportion to the maximum value of pixels from the visible image. The cumulative summation feature vector algorithm is used to obtain the area of the reflected signal. To get the position of the reflected signal, the signal correlation algorithm is used to decompose the reflected signal from the damage. The proposed algorithm is tested and validated for composite panels. Repetitive experiments are performed and it is confirm that the proposed algorithm is reproducible. Further, it is verified that the damage size can be estimated appropriately by the proposed algorithm.
김병완(BYOUNG-WAN KIM),홍도천(DO-CHUN HONG),홍사영(SA-YOUNG HONG) 한국해양공학회 2006 韓國海洋工學會誌 Vol.20 No.3
This paper investigates wave loads of ships that suffer sinkage due to flood in a compartment caused by damage on the of the hull. By analyzing ships with various sizesof damage opening, the influence of opening size on ship response in investigated. The motion of the damaged ship in analyzed by using the boundary element method, based on three-dimensional potential theory, considering hydrodynamic pressure in the flooded compartments. The shear forces, bending moments and torsional moments are calculated by the direct integration of the three dimensional hydrodynamic pressure on the outer and inner hulls. A RORO passenger ship with length of 174.8 m is considered in the numerical example, and results for wave loads are discussed.
침몰선박의 선체부식 및 손상부재를 고려한 구조안전성 평가
김원돈(Kim Won-Don),강태원(Kang Tea-Won),이대학(Lee Dae-Hak),이승현(Lee Seung-Hyun),장우진(Chang Woo-Jin) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
침몰 선박은 선체 내에 적재되어 있는 연료유와 화물의 유출로 인해 주위 환경에 많은 피해를 줄 수 있다. 침몰 선박은 대부분 해저에 침수된 상태로 있어 선체 내외부에 정수압이 작용하지도 않고, 파랑에 의한 하중도 작용하지 않아 정상 운항중인 선박들과는 다른 비교적 안정적인 하중 상태에 놓여있게 된다. 하지만 선체 자중, 화물창의 잔존화물에 의한 하중, 해저면과의 접촉상태, 조류의 흐름에 의한 하중을 받으며, 침몰이후 현재까지 계속 부식이 진행되어 선체 구조부재의 두께가 지속적으로 감소하고 있는 상황이다. 본 연구의 침몰 선박 구조 안정성 평가에서는 해당 선박의 주요 구조치수를 추정하고, 침몰 당시의 사고에 의한 선체 손상 상태와, 침몰 이후 해수에 의한 선체 구조 부재의 부식량을 추정하여 침몰선박의 선체부식 및 손상부재가 선박의 구조안정성에 미치는 영향을 해석하고 선체구조의 붕괴 가능성을 평가하였다.
유한요소기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용한 원주방향 균열이 존재하는 탄소강 실배관 예측 및 검증
한재준(Jae-Jun Han),배경동(Kyung-Dong Bae),김낙현(Nak-Hyun Kim),김윤재(Yun-Jae Kim),김종현(Jong-Hyun Kim) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12
This paper describes multi-scale-based ductile fracture simulation via finite element (FE) damage analysis. In structural integrity assessment, although experimental results provide informative mechanical behaviors, reproduction of components is not cost effective, especially for full-scale tests, such as large-scale pipe system in nuclear power plants. In such a situation, virtual tests using FE damage analysis can be an efficient alternative to find fracture behaviors of cracked components. To implement of the virtual tests, stress modified fracture strain model is adopted as damage criterion with modified calibration technique which only requires tensile and fracture toughness test data. Element-size-dependent critical damage model is also introduced to apply proposed ductile fracture simulation to largescale components. To validate proposed method, simulated results are compared with test results of full-scale pipes performed by Battelle memorial institute.