구조물 서비스 수명 예측을 위한 시간의존적 유한 요소 신뢰성 해석 기법

Abstract

본 연구에서는 구조물의 장기적 안전성을 평가하고 서비스 수명을 예측하기 위해 활용될 수 있는 비용 효율적인 시간의존적 유한 요소 신뢰성 해석 기법을 제안하였다. 일반적으로 시간의존적 유한 요소 신뢰성 해석에서는 고려하고자 하는 시간에 따라 개별적인 신뢰성 해석을 수행해야 하기 때문에 비용이 가중되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 개별적인 신뢰성 해석 수행 시 도출된 유한 요소 해석 결과를 저장해두고, 이를 기반으로 대리 모델을 구축하여, 이후의 신뢰성 해석 수행에 활용하는 방법을 통해 비용 가중 문제를 해결하는 방법을 제안하고자 한다. 제안된 기법의 비용 감축 성능 및 해석 결과 정확도를 검증하기 위해 2D 프레임 구조물에 적용하며, 시간의존적 유한 요소 신뢰성 해석의 활용 방안 중 하나로 구조물 서비스 수명 예측 예제를 제시한다. 제안 기법은 비파괴검사로 취득된 데이터를 활용해 실구조물의 수명을 확률적으로 예측하는 데에 사용할 수 있다는 점에서, 구조물의 유지보수 등 구조물과 관련된 여러 문제들의 의사결정에 기여할 것으로 기대한다.