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        • KCI등재
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          고차의 추계장 함수와 이를 이용한 비통계학적 추계론적 유한요소해석

          노혁천(Noh Hyuk-Chun) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.2A

          본 연구에서는 급수전개를 이용한 추계론적 유한요소해석법의 개선을 위한 등 가몬테카를로 추계장함수를 제안하고 1차 Taylor전개를 이용한 추계론적 유한요소해석법인 가중적분법에 적용하였다. 일반적으로 1차 Taylor전개를 이용하는 수치해석법에서의 응답변화도는 고려하고 있는 추계장의 분산계수에 대하여 선형거동을 보인다. 그러나 몬테카를로 해석의 경우 추계장 분산계수에 대하여 비선형거동을 나타낸다. 이는 급수전개법의 1차 Taylor전개에 따른 선형특성에 기인한다. 따라서, 가중적분법에서 사용되는 Taylor전개된 변위벡터와 몬테카를로 해석에서의 변위벡터를 비교하고 이들 두 변위벡터 사이에 상호 불일치 하는 점을 고찰하여 몬테카를로 해석에서의 변위벡터와 등가의 변위벡터를 구성하고 이를 가중적분법에 적용하였다. 제안한 등가몬테카를로 추계장은 본래의 추계장 함수에 대한 고차함수로 주어진다. 평면구조에 대한 수치해석을 통하여 제안한 등기몬테카를로 추계장을 이용한 정식화의 타당성을 고찰하였다. 새로운 정식화는 기존의 1차 가중적분법을 위한 정식화 과정과 유사하게 수행할 수 있었다. In this paper, a stochastic field that is compatible with Monte Carlo simulation is suggested for an expansion-based stochastic analysis scheme of weighted integral method. Through investigation on the way of affection of stochastic field function on the displacement vector in the series expansion scheme, it is noticed that the stochastic field adopted in the weighted integral method is not compatible with that appears in the Monte Carlo simulation. As generally recognized in the field of stochastic mechanics, the response variability is not a linear function of the coefficient of variation of stochastic field but a nonlinear function with increasing variability as the intensity of uncertainty is increased. Employing the stochastic field suggested in this study, the response variability evaluated by means of the weighted integral scheme is reproduced with high precision even for uncertain fields with moderately large coefficient of variation. Besides, despite the fact that only the first-order expansion is employed, an outstanding agreement between the results of expansion-based weighted integral method and Monte Carlo simulation is achieved.

        • KCI등재

          확률변수상태와 응답변화도

          노혁천(Noh Hyuk-Chun), 이필승(Lee Phill-Seung) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.6A

          재료인수, 기하인수 또는 작용하중 등에 불확실성을 가지는 구조에 대한 추계론적 해석의 정확해는, 일반적인 관점에서, 불확실성을 표현하는 추계장의 수치생성과 이에 대한 몬테카를로 해석을 통하여 얻을 수 있다. 그러나 불확실 인수의 공간적 분포를 나타내는 추계장은 그 특성을 표현해주는 두 가지의 함수를 동시에 만족시켜야 한다. 하니는 확률변수의 공간적 분포 상황을 표현해주는 스펙트럼밀도함수이며, 다른 하나는 통계적 특성을 나타내는 확률밀도함수이다. 일반적으로 이들 두 함수를 동시에 만족시키는 추계장의 정확한 수치생성은 여러 이유에서 어려운 일로 여겨지고 있다. 그러나 상관관계거리가 무한대인 확률변수상태의 경우 추계장은 상수추계장이 되며, 이 경우 스펙트럼밀도함수에 의하여 부과되는 제한조건은 사라지게 되어, 단순히 확률밀도함수에 대한 조건만이 남게 된다. 이 경우, 구조인수의 불확실성에 의한 구조응답은 확률밀도함수만을 고려하여 얻을 수 있게 된다. 이렇게 산정되는 응답변화도는 기존의 급수전개 및 섭동법 등의 수치해법은 물론 몬테카를로 해석에서도 얻을 수 없었던 정확해에 대한 준이론해를 제공해 줄 수 있다. It is a general agreement that exact statistical solutions can be found by a Monte Carlo technique. Due to difficulties, however, in the numerical generation of random fields, which satisfy not only the probabilistic distribution but the spectral characteristics as well, it is recognized as relatively difficult to find an exact response variability of a structural response. In this study, recognizing that the random field assumes a constant over the domain under consideration when the correlation distance tends to infinity, a semi-theoretical solution of response variability is proposed for general structures. In this procedure, the probability density function is directly used. It is particularly noteworthy that the proposed methodology provides response variability for virtually any type of probability density function, and has capability of considering correlations between multiple random variables.

        • 복합적층판의 변위 변동계수 산정을 위한 가중적분법

          노혁천 ( Hyuk Chun Noh ) 한국복합신소재구조학회 2010 복합신소재학회논문집 Vol.1 No.2

          탄성계수와 함께 포아송비는 구조의 거동을 결정하는 중요 구조인수중의 하나이다. 따라서 구조응답의 불확실성에 미치는 포아송비의 독립적 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 포아송비의 불확실성이 복합적층판의 거동에 미치는 영향을 산정하기 위한 정식화를 제안한다. 포아송비의 영향은 동일 차수인 임의인수의 영향을 포함하는 부행렬을 통하여 얻을 수 있으며, 이는 대상 인수의 평균을 중심으로 한 Taylor전개를 통하여 구할 수 있다. 제안 방법의 검증을 위하여 예제 평판을 해석하였고, 그 결과를 몬테카를로 해석에 의한 결과와 비교하였다. 두 방법을 통하여 얻은 결과는 상화 잘 일치하는 결과를 나타내어, 제안한 방법이 적절함을 제시하였다. In addition to the Young`s modulus, the Poisson`s ratio is also at the center of attention in the field stochastic finite element analysis since the parameters play an important role in determining structural behavior. Accordingly, the sole effect of this parameter on the response variability is of importance from the perspective of estimation of uncertain response. To this end, a formulation to determine the response variability in laminate composite plates due to the spatial randomness of Poisson`s ratio is suggested. The independent contributions of random Poisson`s ratiocan be captured in terms of sub-matrices which include the effect of the random parameter in the same order, which can be attained by using the Taylor`s series expansion about the mean of the parameter. In order to validate the adequacy of the proposed formulation, several example analyses are performed, and then the results are compared with Monte Carlo simulation (MCS). A good agreement between the suggested scheme and MCS is observed showing the adequacy of the scheme.

        • KCI등재

          상호 상관관계가 있는 다중 재료상수의 불확실성에 의한 평면구조의 확률론적 거동

          노혁천,Noh,Hyuk-Chun 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.3

          구조응답에 기여하는 중요성으로 인하여 추계론적 해석에서는 재료탄성계수의 불확실성에 의한 응답변화도에 대한 연구가 주로 진행되어 왔다. 그러나 추계론적 해석이 의미있는 값을 제공하기 위해서는 가능한 많은 인수에 대한 불확실성을 동시에 고려하여야 한다. 본 연구에서는 구조재료의 중요한 두 인수인 탄성계수와 포아송비에 나타나는 불확실성을 고려한 추계론적 해석을 위한 정식화를 평면문제에 대하여 제안하였다. 이를 위하여 이들 두 인수의 함수로 주어지는 구성행렬의 각 요소에 대한 다항식 전개를 채용하였으며, 두 인수의 불확실성에 따라 나타나는 자기 및 상호상관함수는 n-차 모멘트에 대한 일반식을 적용하여 구성하였다. 다항식 전개에 따라 부행렬의 무한합으로 변형된 구성행렬은 계산상의 편의를 위하여 요구되는 정확도 내에서 절삭하여 사용하였다. 제안된 방법의 검증을 위하여 단순 평면구조를 예제로 택하여 해석하었으며, 해석결과는 국부평균법을 채용한 고전적인 몬테카를 해석 결과와 비교하였다. Due to the importance of the parameter in structural response, the uncertain elastic modulus was located at the center of stochastic analysis, where the response variability caused by the uncertain system parameters is pursued. However when we analyze the so-called stochastic systems, as many parameters as possible must be included in the analysis if we want to obtain the response variability that can reach a true one, even in an approximate sense. In this paper, a formulation to determine the statistical behavior of in-plane structures due to multiple uncertain material parameters, i.e., elastic modulus and Poisson's ratio, is suggested. To this end, the polynomial expansion on the coefficients of constitutive matrix is employed. In constructing the modified auto-and cross-correlation functions, use is made of the general equation for n-th moment. For the computational purpose, the infinite series of stochastic sub-stiffness matrices is truncated preserving required accuracy. To demons4rate the validity of the proposed formulation, an exemplary example is analyzed and the results are compared with those obtained by means of classical Monte Carlo simulation, which is based on the local averaging scheme.

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