베이지안 최적화 기법 기반 교량 동적 특성을 활용한 유한요소 모델 업데이팅 기술

초록

본 연구에서는 노후화된 교량의 구조적 안전성 평가를 위해 유한요소법 기반 해석 모델과 깊은신경망을 결합한 모델업데이팅 기법을 제안한다. 기존 유한요소법 기반 해석 모델은 교량의 시공 후 상태를 반영하지 못해 실제 교량의 응답과의 차이를 보이는 한계를 가지며, 최적화 시간이 오래 걸리는 단점이 존재한다. 이에 본 연구는 교량의 고유진동수 및 모드형상 데이터를 활용해 깊은신경망 구조가 부재 강성을 예측하도록 하고 깊은신경망 구조는 베이지안 최적화를 통해 자동으로 최적화된다. 제안된 기법은 PSC- I 거더 교량을 대상으로 수치 시뮬레이션을 통해 검증되었으며, 손상 시나리오별 부재 강성 예측 오차가 5% 이내로 정확하였다. 또한 실제 공용 중인 철도 교량 계측 데이터를 적용하여 실제 교량에 대해서도 모델업데이팅 정확도를 입증하였다. 본 기법은 신속하고 신뢰도 높은 유한요소 해석 모델업데이팅이 가능한것을 확인하였다.

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