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확률적 불확실성을 포함한 손상 장에서의 강성 저감 효과 분석
Analysis of the effect of damage fields containing stochastic uncertainty on stiffness reduction 원문보기

한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회, 2011 Apr. 14, 2011년, pp.357 - 361  

노명현 (포항산업과학연구원 강구조연구소) ,  이상열 (국립안동대학교 토목공학과) ,  박대효 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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본 논문에서는 확률적 불확실성을 포함한 손상 장에서 강성저감 효과를 추정하는 방법을 제안하였다. 실제 교량 구조물에 분포된 손상 장은 매우 불확실하며 손상의 위치와 형상 또한 정확히 알 수 없는 경우가 많다. 그러나 대부분의 손상 추정 문제는 균열이나 손상의 위치와 형상을 기지의 주어진 정보로 가정하고 손상을 추정한다. 제안 기법에서는 이러한 손상의 위치와 형태가 본질적으로 불확실하다는 가정 하에 이 불확실성을 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 도입하여 기술한다. 교량에 국부적으로 발생된 손상은 교량의 요소강성의 저감 분포로 변환되어 손상이 발생한 전체 시스템의 강성을 표현하고 이를 통해 손상이 발생한 시스템의 전체 응답을 해석할 수 있게 된다. 수정 가우스 강성 저감 분포 함수는 손상 분포의 개략적 중심을 표현하는 평균 변수와 강성 저감의 비국소적 분포 특성을 묘사하는 표준편차 변수, 손상 중심의 손상 정도를 표현하는 강성저감 변수로 구성된다. 본 논문에서는 손상 장에서 손상의 위치나 형태에 대한 확률적 불확실성을 기술하는 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 포함한 유한요소모델을 정식화하여 제시한다. 또한 단일 또는 복합 균열로 인해 교량 구조물에 국부적인 손상이 야기된 경우에 대한 수치 예제를 통하여 균열 등에 대한 정보가 불확실하더라도 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 통해 강성 저감 효과가 분석될 수 있음을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 경우 각 요소에 손상에 대한 정보를 모두 포함시켜야 하므로 요소가 조밀해질 경우 역해석의 추정 변수가 요소 수의 배로 증가되는 단점이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 해석 정밀도를 높이기 위하여 요소 수를 크게 증가시키지 않으면서 손상 추정의 정밀도를 높이는 방법을 제안하였다. 또한 기존의 요소 기반 손상 추정 기법에서 손상의 형상을 미리 요소 형상으로 가정하는 것과는 달리 손상의 형상을 확정적 형상으로 가정하지 않고 손상 장은 본질적으로 확률적으로 불확실하다는 가정을 전제하였다.

가설 설정

  • 따라서 본 연구에서는 해석 정밀도를 높이기 위하여 요소 수를 크게 증가시키지 않으면서 손상 추정의 정밀도를 높이는 방법을 제안하였다. 또한 기존의 요소 기반 손상 추정 기법에서 손상의 형상을 미리 요소 형상으로 가정하는 것과는 달리 손상의 형상을 확정적 형상으로 가정하지 않고 손상 장은 본질적으로 확률적으로 불확실하다는 가정을 전제하였다. 이러한 불확실성을 포함한 손상 장에 대한 정보는 강성 장의 강성 저감분포 정보로 변환되어진다.
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