• Title, Summary, Keyword: 손상모델

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Detection of Damage at the Ends of Members using Finite Model Updating and Semi Rigid Connection Model (모델개선기법과 반강접 접합부 모델을 이용한 부재단부 손상탐지)

  • Yu, Eun-Jong;Kim, Seung-Nam;Lee, Hyun-Kook;Choi, Hang
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.692-695
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    • 2010
  • 일반적으로 모델개선에서는 부재단위의 강성을 파악하기 때문에 구조물의 취약부인 부재단부의 손상이 집중될 경우 손상의 형태를 세밀히 파악하기 어려우며 손상된 구조물의 거동을 정확하게 모사하기 어려운 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해서는 부재 단부에 발생한 손상을 고려할 수 있는 좀 더 정밀한 해석 모델을 통한 모델개선이 필요하다. 본 연구에서는 부재 단부에 반강접 접합을 가지는 해석모델을 사용해 모델 개선을 실시하고 이를 통해 접합부의 손상 평가와 손상 구조물의 거동을 파악하였다. 제안된 방법을 5층 1경간의 RC 벽식 실험체의 손상탐지에 적용하였으며 그 결과 부재단위 모델을 사용할 때보다 더욱 정확하게 구조물의 손상을 평가하고 거동을 모사할 수 있었다.

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Elasto-Plastic Anisotropic-Damage Model for Concrete (콘크리트의 탄-소성 이방성-손상 모델)

  • 이기성;송하원
    • Computational Structural Engineering
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    • v.9 no.1
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    • pp.65-76
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    • 1996
  • The initiation and growth of microcracks or microvoids inside concrete results in the progressive degradation of concrete. This damage processing along processing along with plastic deformation is main cause of nonlinear behavior of concrete. In this study, a continuum damage model of concrete is developed for the analysis of the nonlinear behavior of concrete due to damage and elasto-plastic deformation. Anisotropic damage tensor is used to describe the anisotropy of concrete and hypothesis of equivalent elastic energy is used to define the effective elastic tensor. The damage model including the damage evolution law and constitutive equation is derived with damage variable and damage surface which is defined by damage energy release rate by using the Helmholtz free energy and dissipation potential based on the thermodynamic principles. By adopting a typical plasticity model of concrete, plasticity of concrete is included to this model. Afinite element analysis program implemented with this model was developed and finite element analysis was performed for the analyses of concrete subjected to uniaxial and biaxial loadings. Comparison of the results of analysis with those of experiments and other models shows that the model successfully predicts the nonlinear behavior of concrete.

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Modeling of Concrete Damage Subjected to Repeated Loadings (반복하중에 의한 콘크리트 손상 모델링)

  • 정영수;김기봉
    • Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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    • pp.23-28
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    • 1990
  • 지진하중에 의한 콘크리트의 손상 및 파괴의 적절한 평가를 위한 많은 연구가 수행되고 있지만 현재까지 손상을 당한 부재의 잔여강도를 예측할 수 있는 적절한 손상 모델이 없는 실정이다. 본 논문은 콘크리트의 손상에 관한 기본적인 현상들을 면밀히 조사 연구한 후 콘크리트의 low-cycle 피로현상을 해석모델링하여 반복하중 하에서의 손상모델을 제안하였다. 제안된 모델은 콘크리트가 파괴에 도달할 시 싸이클 수 대신에 부재의 흡수에너지 능력을 주요변수로 택하였다. 특히 본 손상모델으 정확성은 기 제안한바 있는 반복하중 작용시의 콘크리트 부재의 해석적인 이력모델[3]을 사용하여 예증하였다.

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Quantitative Damage Model of Steel Members under Severe Seismic Loading (강한 지진하중하에서 강부재의 정량적인 손상 모델)

  • Park, Yeon Soo;Park, Sun Joon
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.10 no.3
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    • pp.339-353
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    • 1998
  • In this paper, the previous damage models for structures and their components under seismic repeated loading were reviewed systematically. A failure criterion for steel members under severe cyclic excitations as in strong earthquakes was described. A new approach to seismic damage assessment for steel members was proposed. This method was based on a series of the experimental and numerical investigations for steel members under very low cyclic loading. In this study, very low cyclic loading means repetitive loading, 5 to 20 loading cycles, within the large plastic range. The proposed damage assessment method was focused on the local strain history at the cross-section of the most severe concentration of deformation.

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Finite Element Simulation of Hysteretic Behavior of Structural Stainless Steel under Cyclic Loading (반복하중을 받는 스테인리스강의 이력거동 해석모델 개발)

  • Jeon, Jun-Tai
    • Journal of the Society of Disaster Information
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    • v.15 no.2
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    • pp.186-197
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    • 2019
  • Purpose: This study intends to develop a nonlinear cyclic plasticity damage model in the framework of finite element formulation, which is capable of taking large deformation effects into account, in order to accurately predict the hysteretic behavior of stainless steel structures. Method: The new cyclic constitutive equations that utilize the combined isotropic-kinematic hardening rule for plastic deformation is incorporated into the damage mechanic model in conjunction with the large strain formulation. The damage growth law is based on the experimental observations that the evolution of microvoids yields nonlinear damage accumulation with plastic deformation. The damage model parameters and the procedure for their identification are presented. Results and Conclusion: The proposed nonlinear damage model has been verified by simulating uniaxial strain-controlled monotonic and cyclic loading tests, and successfully applied to a thin-walled stainless steel pipe subjected to constant and alternating strain-controlled cyclic loadings.

Damage detection of a frame structure using FE Model Updating (유한요소모델개선기법을 이용한 골조구조물의 손상탐지)

  • Yu, Eun-Jong;Kim, Seung-Nam;Lee, Hyun-Kook;Choi, Hang
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.213-216
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    • 2009
  • 유한요소모델개선기법은 계측된 동특성을 모사하는 구조해석모델을 구하는 방법으로서 손상탐지 및 구조건전도감시를 위해 효과적으로 이용될 수 있다. 유한요소모델개선기법에는 다양한 종류의 동특성데이터가 사용될 수 있는데, 본 연구에서는 고유진동수와 모드형상을 사용한 경우와 고유진동수와 주파수응답함수를 사용한 경우를 각각 사용해 실험실 규모의 구조물의 손상 위치 및 손상정도를 추정하였다. 4층 철골조의 골조구조물로서 진동대를 이용하여 원구조물에 백색잡음 가진실험을 실시한 후 손상의 모사를 위해 1층 부분의 보 부재를 작은 단면의 부재로 교체하고 동일한 실험을 반복하였다. 보 부재 교체 전 후에 계측된 데이터와 두 종류의 모델개선기법을 각각 적용하여 손상탐지를 실시한 후 그 정확도를 분석하였다.

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Local Damage Detection Using Acceleration ARX Model (가속도 ARX 모델을 사용한 국부손상 탐색)

  • Shin, Soobong;Park, Hye-Youn;Kim, Jae-Cheon
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.13 no.2
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    • pp.115-121
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    • 2009
  • The paper presents a signal-based damage detection algorithm of ARX model using dynamic acceleration data. An ARX model correlates acceleration data measured at two locations in a structure by considering those two sets of data as input and output signals. For detecting damage, the error between the measured data and the predicted response from the defined ARX model is computed in time and used for a statistical evaluation. A normal distribution function from the error in time is constructed and its statistical characteristic values are used for the evaluation of damage. By comparing the normal distribution functions before and after damage, three different types of damage indices are proposed. The efficiency and limitation of the proposed algorithm with the statistical evaluation of damage indices have been examined and discussed through laboratory experiments.

Application of Nonlocal Anisotropic Damage Model for the Reinforced Concrete Structures (철근콘크리트 구조물에 대한 비국소 이방성 손상모델의 적용)

  • Woo, Sang Kyun;Kwon, Yong Gil;Han, Sang Hoon
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.30 no.3A
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    • pp.309-316
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    • 2010
  • This paper proposed a nonlocal anisotropic damage model to simulate the behavior of plain and reinforced concrete structures that are predominantly tensile and compressive load. This model based on continuum damage mechanics, used a symmetric second-order tensor as the damage variable. For quasi-brittle materials, such as concrete, the damage patterns were different in tension and in compression. These two damage states were modeled by damage evolution laws ensuring a damage tensor rate proportional to the total strain tensor in terms of principal components. To investigate the effectiveness of proposed model, the double edge notched specimen experimented by nooru-mohamed and reinforced concrete bending beam were analyzed using the implementation of the proposed model. As the results for the simulation, the nonlocal anisotropic damage model with an adequate control of rupture correctly represented the crack propagation for mixed mode fracture. In the structural failure of reinforced concrete bending beam, the proposed model can be showed up to a very high damage level and yielding of the reinforcements.

A Study on Cumulative Structural Damage (누적된 손상을 입은 구조물의 거동)

  • Kim, Nam-Hee
    • Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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    • pp.252-257
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    • 2005
  • 비보강 조적조는 비균일재료로 이루어진 합성재료에 가까우므로 그거동이 하중종류와 구조물의 손상정도에 따라서 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 작은 지진부터 큰 지진까지 수차례의 모의 지진을 받는 구조물의 손상거동을 살펴보기 위한 방법으로, 시간영역 자료를 여러구간으로 나누어서 주파수가 어떻게 변화해 가는지 살펴보았다. 또한 주파수와 강도와의 관계식을 이용하여 단자유도계의 이선형모델도 유도하였다. 하중이 커짐에 따라서 이선형 모델의 강성은 계속적으로 저하됨을 알 수 있다. 실제로 실험결과는 누적된 손상을 받는 구조물의 거동이므로, 조적조의 수치해석적 모델의 개발시 이러한 누적된 손상효과를 합리적으로 처래해야 되는 문제점이 있다.

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Multi-Damage Detection in RC Bridges Using Differential Evolutionary Algorithm (차분진화 알고리즘을 이용한 다중 손상된 RC교량의 손상평가)

  • Tak, Moon-Ho;Noh, Myung-Hyun;Park, Tae-Hyo;Jang, Han-Teak
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.296-299
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    • 2009
  • 본 논문은 차분진화 알고리즘을 이용한 다중 손상된 RC 슬라브 교량에 대한 시스템 인식(System Identification)기법을 소개한다. 제안된 기법을 이용하여 이동하중에 의한 교량의 동적응답을 기반으로 손상유무, 위치, 크기가 추정된다. ABAQUS를 이용한 손상된 3차원 슬라브 모델을 실험대상으로 하여, 모델로부터 동적응답을 찾아내었다. 차분진화 알고리즘(Differential Evolutioinary algorithm)을 기반으로 동적응답과 Bi-variate Gaussian 함수로 강성저하된 2차원 유한요소 MZC모델을 이용하여 손상된 위치와 크기, 이동하중의 크기와 속도가 추정되었다. 차분진화 알고리즘을 이용한 RC교량의 손상위치와 이동하중에 대한 추정은 3%이내의 오차를 보였고, 이로부터 제안된 방법의 효율성과 정확성이 검증되었다.

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