위상 최적화를 위한 생산적 적대 신경망 기반 데이터 증강 기법

이승혜,이유진,이기학,이재홍,Lee, Seunghye,Lee, Yujin,Lee, Kihak,Lee, Jaehong 한국공간구조학회 2021 한국공간구조학회지 Vol.21 No.4

In this paper, a GAN-based data augmentation method is proposed for topology optimization. In machine learning techniques, a total amount of dataset determines the accuracy and robustness of the trained neural network architectures, especially, supervised learning networks. Because the insufficient data tends to lead to overfitting or underfitting of the architectures, a data augmentation method is need to increase the amount of data for reducing overfitting when training a machine learning model. In this study, the Ganerative Adversarial Network (GAN) is used to augment the topology optimization dataset. The produced dataset has been compared with the original dataset.

트러스 구조물 사이즈 최적화를 위한 무응력 부재의 선택

이승혜,이종현,이기학,이재홍,Lee, Seunghye,Lee, Jonghyun,Lee, Kihak,Lee, Jaehong 한국공간구조학회 2021 한국공간구조학회지 Vol.21 No.1

This paper describes a novel zero-stress member selecting method for sizing optimization of truss structures. When a sizing optimization method with static constraints is implemented, the member stresses are affected sensitively with changing the variables. However, because some truss members are unaffected by specific loading cases, zero-stress states are experienced by the elements. The zero-stress members could affect the computational cost and time of sizing optimization processes. Feature selection approaches can be then used to eliminate the zero-stress member from the whole variables prior to the process of optimization. Several numerical truss examples are tested using the proposed methods.

리모델링 부재 적용을 위한 텐세그리티 유닛 설계기법

이승혜,이재홍,정성원,Lee, Seung-Hye,Lee, Jaehong,Jung, Sung-Won 한국공간구조학회 2017 한국공간구조학회지 Vol.17 No.4

In this study, an advanced form-finding method of tensegrity unit modules is presented to apply on renovation building. Here a fitness function of maximum natural frequency which can lead to a maximum stiffness status was used for a genetic algorithm. To apply the lightweight pin-jointed structure to the renovation project is more economical over to build new structures. In this paper, two types of tensegrity unit are presented to build expanded structures, and their force densities are shown using the proposed form-finding method. The expanded structures which may influence renovation projects are presented by using the tensegrity units.

하이브리드 메타휴리스틱 기법을 사용한 트러스 위상 최적화

이승혜,이재홍,Lee, Seunghye,Lee, Jaehong 한국공간구조학회 2021 한국공간구조학회지 Vol.21 No.2

This paper describes an adaptive hybrid evolutionary firefly algorithm for a topology optimization of truss structures. The truss topology optimization problems begins with a ground structure which is composed of all possible nodes and members. The optimization process aims to find the optimum layout of the truss members. The hybrid metaheuristics are then used to minimize the objective functions subjected to static or dynamic constraints. Several numerical examples are examined for the validity of the present method. The performance results are compared with those of other metaheuristic algorithms.

대공간 구조물의 UHPC 적용을 위한 기계학습 기반 강도예측기법

이승혜,이재홍,Lee, Seunghye,Lee, Jaehong 한국공간구조학회 2020 한국공간구조학회지 Vol.20 No.4

There has been increasing interest in UHPC (Ultra-High Performance Concrete) materials in recent years. Owing to the superior mechanical properties and durability, the UHPC has been widely used for the design of various types of structures. In this paper, machine learning based compressive strength prediction methods of the UHPC are proposed. Various regression-based machine learning models were built to train dataset. For train and validation, 110 data samples collected from the literatures were used. Because the proportion between the compressive strength and its composition is a highly nonlinear, more advanced regression models are demanded to obtain better results. The complex relationship between mixture proportion and concrete compressive strength can be predicted by using the selected regression method.

역 최적화 방법을 이용한 트러스 구조물의 손상탐지

이승혜,이재홍,Lee, Seung Hye,Lee, Jae Hong 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.4

손상을 입은 구조물은 고유 특성 값이 변한다. 본 연구는 건전상태의 고유 특성 값과 손상상태의 특성 값 차이를 사용하여 손상 탐지 하는 것을 목적으로 한다. 두 대비되는 모델간의 특성 차이를 극대화 시키는 조건을 찾는 역 최적화 기법이 사용되었다. 본 논문은 손상탐지 알고리즘 구축의 전 단계로 건전상태와 손상상태의 트러스 구조물 변형에너지의 차이를 극대화 할 수 있는 하중조건을 찾는 알고리즘을 개발하였다. 트러스 구조물에 대한 예제는 제안 기법의 정확성과 효과를 입증한다. Damaged structures change the value of natural properties. The purpose of this study is to detect damage using the difference of natural properties between the healthy state and the damaged state. Anti-optimization method is used to find the conditions that maximize the difference in characteristics between the two contrasting models. In this paper, a algorithm for finding the loading conditions which can maximize the difference of strain energy between the healthy state and the damaged state of truss structures is developed. Numerical examples show that the proposed method is accurate and efficient for truss structures.

진동수 목적함수를 이용한 텐세그리티 시스템의 형상탐색기법

이승혜,이재홍,강주원,Lee, Seung Hye,Lee, Jae Hong,Kang, Joo Won 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.5

In this study, a form-finding method of tensegrity systems by using the force density method combined with the stiffness matrix method was presented. Numerous studies have been made on form-finding methods of the tensegrity systems. However, these methods are limited in the tensegrity systems with multiple null space of the equilibrium matrix. The proposed method can uniquely define a single integral feasible set of force densities for the structures. In order to draw maximum natural frequency that can lead a maximum stiffness of the tensegrity systems, a constrained maximization problem is formulated in the genetic algorithm. Several numerical examples are presented to prove dfficiency in searching for self-equilibrium congifurations of tensegrity systems with multiple self-stress states. A good performance of the proposed method has been shown in the results. 본 연구에서는 내력밀도법과 강성행렬법을 결합한 방법을 사용한 텐세그리티 시스템의 형상탐색기법을 제안하였다. 텐세그리티 시스템의 형상탐색 기법에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 계속되어왔으나 그 기법들은 복수의 자기응력 상태를 갖는 시스템의 경우 한계가 있다. 제안 기법을 사용하면 복수의 자기응력상태를 갖는 텐세그리티 구조물에 대한 최적의 내력밀도 값을 결정할 수 있다. 텐세그리티 시스템의 최대 강성 값을 유도하기 위해 구조물의 고유진동수 값을 최대로 이끌어 내는 목적함수를 설정한 유전 알고리즘을 사용하였다. 다수의 평형상태를 갖는 텐세그리티 시스템의 자기평형 형태를 얻을 수 있는 본 기법에 대한 효율성을 입증하기 위해 수치해석 예제를 수행하였으며 이를 통해 만족하는 결과 값을 얻을 수 있었다.

텐세그리티 구조물의 형상탐색 기법 비교

이승혜,이재홍,Lee, Seunghye,Lee, Jaehong 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.4

텐세그리티 구조물은 인장력을 받는 연속된 케이블 안에 압축력을 받는 스트럿이 결합된 형태로 구성된다. 텐세그리티 구조물은 자기 응력 상태를 갖는 프리스트레스 핀 접합 구조물에 속한다. 텐세그리티 구조물 설계의 핵심은 평형 배열상태를 구하는 일명 형상탐색 과정이다. 본 논문에서는 세 가지의 효과적인 텐세그리티 구조물의 형상탐색 기법을 제안하였다. 형상탐색과정을 수행하면 평형상태의 내력 밀도와 그에 대응하는 위상을 얻을 수 있다. 이 때 평형상태를 형성하는 적절한 내력밀도 값을 얻기 위해 유전자 알고리즘을 결합한 내력밀도법이 사용되었다. 수치해석 예제를 통해 제안 알고리즘의 효율성을 입증하였다. A tensegrity structure consists of a set of continuous cables in tension and a set of discontinuous struts in compression. The tensegrity structure can be classified into self-stressed and pre-stressed pin-jointed structure. A key step in the design of tensegrity structures is the determination of their equilibrium configuration, known as form-finding. In this paper, three effective methods are presented for form-finding of tensegrity structures. After performing form-finding process, a set of force density and corresponding topology results can be obtained. Then the force density method combined with a genetic algorithm is adopted to uniquely define a single integral feasible set of force densities. Numerical examples are presented that demonstrate the excellent performance of the algorithms.

건축물 3D 프린팅 기술

이승혜,김남일,이재홍,Lee, Seung-Hye,Kim, Nam-Il,Lee, Jae-Hong 한국전산구조공학회 2015 전산구조공학 Vol.28 No.3

폐경 후 여성에서의 대퇴부와 요추부 골밀도에 의한 골다공증 진단의 일치도

이승혜(Seung-Hye Lee),윤정은(Jeong Eun Yun),최윤선(Youn Seon Choi),양경선(Kyung-Sun Yang),엄현덕(Hyunduck Um),김선미(Seon Mee Kim),이준용(Joon Yong Lee),이승환(Seung Hwan Lee) 대한임상노인의학회 2013 대한임상노인의학회지 Vol.14 No.2

Background: Lumbar spine and total hip are widely used to measure bone mineral density (BMD) for diagnosis of osteoporosis. We want to evaluate relationship and concordance of the osteoporotic diagnosis between lumbar spine and total hip BMD in post-menopausal women. Methods: The BMD on both hips and lumbar spine of 100 healthy post-menopausal women were measured using dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA). The BMDs of total hip and lumbar 1~4 were classified into normal (T-score>−1.0), osteopenia (−1.0≥T-score>−2.5), osteoporosis (T-score≤−2.5) using WHO definitions. Results: Based on L1~4 T-score there were 15 osteoporotic, 35 ostepenic, 50 normal persons, and based on total hip T-score there were 1 osteoporotic, 20 ostepenic, 79 normal persons. There was significant correlation between total hip and lumbar BMDs (r=0.695). For all age groups, lumbar BMDs are lower than hip BMDs and the gaps are severe in older group. The discordance rate was 43% for all cases, and this was 36% in their 50’s, 65% in 60’s, and 60% in 70’s with the highest rate in 60’s (P<0.05). The discordance rates of the normal, osteopenic and osteoporotic groups were 39, 60 and 0% respectively, with the highest rate in osteopenic group (P<0.05). Conclusion: The discordance rate between total hip and lumbar spine was as high as 43%, and was the highest in the osteopenic group in their 60’s. Therefore in post-menopausal women, the BMD of both sites should be checked together, but if not, the lumbar BMD should be checked first. 연구배경: 현재 골밀도 측정은 요추와 대퇴골 부위에서 가장 많이 시행되고 있는 상태로, 저자들은 만 50세 이상 폐경 후 여성에서 요추와 대퇴골의 골밀도를 측정하여 각 부위의 골밀도의 상관관계 및 골다공증 진단 일치도를 알아보고자 하였다. 방법: 건강한 폐경 후 여성 100명을 대상으로 대퇴부와 요추부의 골밀도를 DEXA 방법으로 측정하였다. 대퇴 총골밀도와 제 1~4요추 골밀도를 WHO 정의에 의하여 각각 정상(T-score>−1.0), 골감소증(−1.0≥T-score>−2.5), 골다공증(T-score≤−2.5)으로 분류하여 이들의 진단 일치도 및 상관관계를 측정하였다. 결과: 제 1~4요추 T-score를 기준으로 한 골다공증은 15명, 골감소는 35명, 정상은 50명이었으며, 대퇴 총골밀도를 기준으로 한 골다공증은 1명, 골감소는 20명, 정상은 79명이었다. 제1~4요추 평균 T-score와 총대퇴 T-score의 상관계수는 0.695로 서로 유의한 상관관계를 보였다. 골밀도는 전 연령대에서 요추부가 총대퇴부 보다 낮았으며, 그 차이는 연령이 증가할수록 심하였다. 제1~4요추 골밀도와 대퇴 총골밀도의 진단 불일치도는 100예중 43예에서 불일치를 보여 43.0%였다. 연령대별 불일치율은 50대, 60대, 70대가 각각 36%, 65%, 60%로 50대에 비해 60, 70대에서 높은 불일치율을 보였다(P<0.05). 대퇴 총골밀도를 기준으로 분류한 각 군에 따른 불일치율은 정상인군, 골감소군, 골다공증 군에서 각각 39%, 60%, 0%로 골감소 군에서 가장 높은 불일치율을 보였다(P<0.05). 결론: 요추와 대퇴 총골밀도의 진단 불일치율은 43.0%로 높았으며, 특히 60세 이상과 골감소 군에서 높았다. 따라서 폐경 후 여성에서 골밀도 측정시 가능하면 대퇴부와 요추부의 골밀도를 함께 측정해야 하며, 부득이하게 한 곳만의 골밀도를 측정한다면 요추부 골밀도를 우선적으로 측정하는 것이 좋을 것이라고 생각된다.