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선체거더 충격응답의 근사해석 (Approximate Analysis of Shock Response for Ship Hull Girder)

  • 송준태;박병욱;안진우;조윤식
    • 대한조선학회논문집
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    • 제33권2호
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    • pp.75-84
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    • 1996
  • 수중폭발에 의한 선체충격응답의 이론적 해석은 충격파를 전달하는 유체와 구조와의 복잡한 상호작용 문제로 귀착되나, 함정 내충격 설계의 측면에서 주요 관심사가 되는 선체의 충격운동은 폭발의 초기에 발생하므로 충격응답의 해석을 폭발의 초기로만 한정할 경우에는 매우 단순화된 구조동역학적 방법에 의해 충격응답을 근사적으로 산정할 수 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 충격파에 의해 가속되는 선체 몰수부 단면에 해당하는 물기둥에 전달되는 운동량을 이상화하고, 이를 이용하여 선체거더의 충격응답을 근사 해석할 수 있는 기법을 제시하였다. 또한 이를 토대로 개발한 전산 프로그램을 이용하여 상자형의 단순모델에 적용하여 본 방법의 실용성을 검증하고 여러 가지의 구조특성 및 폭발 조건에 따른 충격응답을 해석하여 그 특성을 분석하였다.

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모델링 및 시뮬레이션 기반의 함정용 수직발사형 발사체의 수중폭발 충격에 대한 내충격성 확보 방안 연구 (A Study on the Shock Resistance against Underwater Explosion of Ship-born Vertical Launch Type Air-vehicle by Using the Modeling and Simulation)

  • 이승진;권정일;유경식;박진용
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제32권4호
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    • pp.1-10
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    • 2023
  • 본 연구는 모델링 및 시뮬레이션을 이용하여 수중폭발 충격이 함정에 탑재되는 수직발사형 발사체에 전달될 때의 반응을 검토하고 발사체 보호를 위해 내충격성을 확보하는 방안에대한 것이다. 정확한 수학적 모델을 확보하기 위하여 유사 장비에 대한 동특성 시험을 수행하였으며 이를 기반으로 수학적 모델을 보완하였다. 그리고 보완된 수학적 모델에 이용하여 수직발 사체에 BV043 규격에서 정한 수중폭발에 의한 충격이 전달되는 상황을 시뮬레이션 하였다. 1차 시뮬레이션 결과 비행체의 구조물이 견딜 수 없는 충격이 전달되는 것을 확인하였으며, 링스프링 구조의 완충기를 사용하여 비행체를 보호하는 방안을 연구하였다. 또한 링스프링 완충기의 설계 변수를 변경한 여러 경우에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 링스프링 완충기가 함정탑재용 수직발사 비행체의 내충격성을 더 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

음파를 이용한 덕트 내 불균일 단면적 측정에 관한 연구 (Acoustical Measurement of Sectional Area in Nonuniform Ducts)

  • 김회전;이정권
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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    • pp.271-274
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    • 2000
  • 음파를 이용하여 덕트 내 길이 방향으로의 불규일 단면적을 측정하는 방법에 대해서 연구하였다. 이러한 역문제적 단면적 재구성은 덕트내의 비파괴 검사 및 인간 기도의 형상 조사 등에 중요한 의미를 지닌다. 음파를 이용하여 덕트내의 단면적을 재구성하는 과정은, 충격응답을 구하는 과정과 충격응답을 면적 재구성 알고리즘에 대입하여 덕트 내 단면적을 구하는 과정으로 나누어진다. 본 연구에서는 랜덤소스와 역푸리에 변환을 사용하여 덕트 내 충격응답을 구하였다. 예제를 통해 제안된 방법에 의해 덕트 내면적 재구성이 매우 정도 높게 실현 가능함을 보였다.

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내충격·방폭 성능 강화용 아라미드섬유 보강 HPFRCC의 휨성능 평가 (Flexural Performance Evaluation of HPFRCC with Aramid Fiber for Impact·Blast Resistance)

  • 전중규;김선길;전찬기;김기형
    • 한국재난정보학회:학술대회논문집
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    • 한국재난정보학회 2015년 정기학술대회
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    • pp.170-171
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    • 2015
  • 본 논문에서는 내충격 방폭 성능 강화를 위해 개발된 유기계 단섬유 HPFRCC의 휨인성을 평가하였다. 유기계 단섬유 보강재는 아라미드섬유를 사용하였으며, 아라미드섬유 원사를 섬유가공 방법 중에 하나인 ATY(Air texturd yarn)공법을 통해 단섬유 형태로 제조하였다. 아라미드섬유 보강재를 혼입한 HPFRCC의 휨인성 시험을 통해 아라미드섬유의 내충격 방폭 성능 강화용 섬유보강재로의 성능을 평가하였다.

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탄소섬유복합재료의 충격 손상에 따른 파괴 인성과 AE 특성 (Fracture Toughness and AE Behavior of Impact-Damaged CFRP)

  • 이상국;남기우;오세규
    • 비파괴검사학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.81-88
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    • 1997
  • 탄소섬유강화복합재료(CFRP) 적층판에 비교적 낮은 에너지의 충격을 주어, 충격에 의해서 손상된 적층판을 사용하여 인장강도, 파괴 인성 및 AE 신호 특성에 미치는 충격 손상의 영향에 대하여 검토하였다. 충격손상재의 인장강도, 파괴 인성 및 AE-event count는 충격 속도와 박리 면적의 증가에 따라서 감소함을 알 수 있었다. 그리고 충격시험시에 발생한 박리 면적은 충격 속도와 비례하였다. 또한 적층 방법에 따른 손상재의 강도비와 파괴 인성비가 달라짐이 확인되어 복합재료의 내충격 설계시 손상량과 손상재의 파괴 인성 및 강도에 대한 정량적 평가를 AE 신호로부터 해석할 수 있음이 확인되었다.

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회전익항공기용 외부 보조연료탱크 충돌충격시험 수치해석 (Numerical Analysis of Crash Impact Test for External Auxiliary Fuel Tank of Rotorcraft)

  • 김현기;김성찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.724-729
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    • 2017
  • 회전익항공기용 연료탱크의 중요한 성능 중의 하나인 내충격성능은 충돌충격시험을 통해 검증된다. 충돌충격시험은 작용하는 하중이 매우 높기 때문에 실패 위험이 큰 시험인데, 만약, 연료탱크가 내충격 요구조건을 불만족하게 되면 항공기 전체 개발 일정에 심각한 차질을 줄 수 있다. 따라서, 초기 설계단계부터 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행하여 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화 하려는 노력이 수행되어 왔다. 최근, 국내개발 회전익항공기의 항속거리를 증가시키기 위한 목적으로 외부 보조연료탱크 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 해당 외부 보조연료탱크의 내충격 성능의 검토를 위해 현재까지 진행되어 온 충돌충격시험에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 수치해석 방법으로는 유체-구조 연성해석 방법인 입자법을 적용하였고, 미군사규격에서 규정하고 있는 시험조건을 해석조건으로 반영하였다. 또한, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 기 확보된 바 있는 물성데이타를 수치해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 외피 및 피팅 부위의 등가응력을 계산하고 내부 장착품의 거동과 작용 하중을 분석함으로써 외부 보조연료탱크의 내충격성 설계를 위한 데이터 확보 가능성을 확인하였다.

경량벽체의 내충격성 시험에 사용되는 경질 충격체의 하중 특성 (Characteristics of the Load of Small Hard Body Used for Impact Resistance Test of the Lightweight Wall)

  • 최수경;송정현;김상헌;이영도
    • 한국건축시공학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.350-358
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    • 2014
  • 공동주택의 구조형식이 기둥식 구조로 이행되면서 경량벽체의 수요가 증가하고 있다. 경량벽체는 구조적 안전을 위해 소정의 내충격성을 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는 질량과 형상이 다른 경질 충격체 7종류와 일상적으로 벽체에 충격하중을 가하는 단단한 물체 5종류를 대상으로 하중해석 실험을 실시하였다. 충격에너지가 같아도 추의 질량이 다르면 하중의 크기가 최대 2배 이상 차이가 난다는 것을 실험적으로 규명하였다. 또한 경질 충격체의 하중과 실제 물체의 하중을 비교 분석하여 경량벽체의 재료설계를 위한 기초적 자료로서 제시하였다.

회전익항공기용 연료탱크 충돌충격시험 수치모사 연구 (Numerical Simulation of Crash Impact Test for Fuel Tank of Rotorcraft)

  • 김현기;김성찬;이종원;황인희;김경수
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제24권5호
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    • pp.521-530
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    • 2011
  • 항공기 기체와의 체결부위가 많은 연료탱크는 체계연관성이 큰 대표적인 핵심 구성품 중의 하나로 다루어져 왔다. 회전익항공기에 광범위하게 적용되고 있는 내충격성 연료탱크는 항공기 추락 시 탑승자의 생존성 향상에 크게 기여하고 있다. 미육군에서는 항공기 추락 후 화재에 의한 인명손실을 원천적으로 방지하기 위해 군용 회전익기 역사의 초기 단계부터 연료탱크 고유의 내충격성에 관련된 군사규격을 제정하여 적용해 왔다. V-22 등의 잘 알려진 사례에 따르면 미군사규격(MIL-DTL-27422D)에서 요구하고 있는 연료탱크 충돌충격시험을 원활하게 통과하지 못하는 경우, 해당 연료탱크가 장착되는 항공기 자체의 개발일정에 심각한 지장을 초래한다. 연료탱크 충돌충격시험은 시편자체의 제작비용 및 준비기간이 상당히 소요되므로, 설계 초기단계부터 충돌충격시험에 대한 일련의 수치적 모사(numerical simulation)를 통해 실물에 의한 시행착오의 가능성을 최소화해야 한다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 Autodyn을 이용하여 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치적 모사를 수행하였으며, 그 결과로 구해진 등가응력 및 내부압력 평가를 통해 회전익항공기용 연료탱크의 내충격 성능을 고려한 설계방향을 제시하였다.

음파를 이용한 덕트 내 불균일 단면적의 역문제적 재구성 (Inverse Reconstruction of Sectional Area in Nonuniform Ducts by Using the Acoustical Measurement)

  • 김회전;이정권
    • 한국음향학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.9-16
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    • 2001
  • 본 논문에서는 음파를 이용하여 덕트 내 길이 방향으로의 불균일 단면적을 역문제적으로 측정하는 방법에 대해서 연구하였다. 음파를 사사용하여 덕트 단면적을 구하는 이론 및 실험방법 등에 대해서 많은 연구가 되어왔으나, 본 연구에서는 덕트 내 충격응답을 구하고 이를 재구성 알고리즘에 대입하여 덕트 내 단면적을 구하는 방법을 채택하였다. 충격 가진을 통하여 덕트 내 충격응답을 구하는 기존 방법의 문제점을 살펴보았고, 광대역 가진 방법을 새로 제안하였다. 실험 및 이론적 고찰을 통하여 새로운 방법이 기존의 방법보다 면적 재구성 오차가 적음을 보였다. 덕트 단면적을 재구성 할 때의 오차 원인과 불규칙 잡음에 의한 오차범위를 파악하기 위하여 오차해석을 수행하여 음파를 이용한 면적 재구성 방법의 적용범위 및 대상을 명확히 하였다.

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충격성 신호 해석을 위한 포락선 인텐시티 (The Envelope Intensity for the Analysis of a Burst Signal)

  • 김석재;;김천득
    • 한국음향학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.68-75
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    • 1993
  • 포락선 인텐시티는 신호의 진폭 변화에 비해 상대적으로 천천히 벼놔한다. 본 논문에서는 이러한 성질을 이용하여 종래의 순시 음향 인덴시티법을 수정한 새로운 포락선 인텐시티법을 제안하여 비정상 신호 해석에 이 기술을 적용하였다. 이 기술의 유효성은 반사체가 있는 무향실 내의 충격성 음원에 대해 수치계산 결과와 실험결과의 비교로부터 검증되었고 또한, 이 기술은 무향실 및 잔향실 내의 평판 타음 음원의 지향특성 해석에 응용되었다. 수치계산 결과 및 측정결과는 일치하였고, 제안된 방법은 종래의 순시 인텐시티법보다 특히 과도특성을 갖는 충격성 음원 분석에 보다 유효함이 확인되었다.

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