Abstract
In this study, a virtual specimen with a linear continuous gradient of void ratio (FGM: Functional Graded Material) is constructed using low-order probability functions of two real cement paste specimens. Two real specimens with difference void ratios are taken from X-ray CT to construct the virtual specimen. A virtual specimen with a gradient void distribution, whose average void ratio is between void ratios of two homogeneous real specimens, is constructed using a stochastic optimization approach. The void ratio distribution is assumed to be linear, and continuously varies in the vertical direction. In this study, a gradient term of void ratio is incorporated into the objective function as well as low-order probability functions from the previous research. To confirm the effect of gradient void distribution on the material response, air permeability is evaluated using finite element analysis. The analysis results are compared with experimental results, and confirm the effect of gradient void distribution on permeability.
본 논문에서는 저차원 확률 함수를 사용하여 연속적인 선형 공극비 기울기를 갖는 기능경사재료 형태의 가상 시편을 제작하였다. 실제 물 시멘트 비가 다른 두 종류 시멘트 풀 시편의 X-선 CT 단면 이미지를 통해 3차원 공극 분포 모델을 제작하여 이를 기반으로 가상 시편을 제작하였다. 가상 시편이 두 실제 시편 사이에 위치하도록 공극 분포 특성을 저차원 확률 함수와 공극비 기울기로 구성하였다. 공극 분포의 기울기는 연속적인 형태의 수직 방향의 선형 공극비 기울기로 구현하며, 이를 위해 확률적 최적화의 목적 함수로 저차원 확률 함수와 공극비 기울기에 관한 함수를 사용하였다. 가상 시편 내 공극 분포 특성 확인을 위해 본 연구에서는 투기율 분석을 유한요소해석을 통해 수행하였다. 공극 분포 특성과 투기율 해석 결과를 비교하여 가상 시편이 갖는 공극 분포 특성이 투기율에 미치는 영향을 확인하고, 투기율의 실제 실험 결과와 해석 결과의 비교를 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.
