• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.270-278
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• 2019

본 연구에서는 섬유, 기지 및 계면으로 구성된 단방향 복합재료의 대표체적요소를 이용해서 가로방향 기계적 물성을 계면 특성 변화에 따라 예측하고 시험결과에 맞춰 계면의 특성의 보정을 실시하였다. 섬유와 기지로 모델링 된 기존의 대표체적요소는 섬유 길이방향 기계적 물성에 대해 예측 정확도가 높으나 가로방향에 대하여 어느 정도의 편차를 보인다. 따라서, 이런 차이를 보완하기 위해 계면 영역을 도입하였고, 계면의 두께, 탄성 물성과 강도 파라미터에 따라 기계적 물성을 보정하여 복합재료 대표체적요소를 통한 예측의 정확도를 향상시켰다. 그 결과, 복합재료 대표체적요소의 길이방향 물성의 정확도는 유지한 채 가로방향 강성 및 강도의 정확도가 향상됨을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.275-286
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• 1998

균열연결망 모델에서의 투수계수 텐서, 주 투수계수 그리고 주 투수계수 방향들에 대한 인자에 근거해서 유효투수계수와 대표요소체적을 구하였다. 전체브록에 대한 소블록의 투수계수의 계산을 통해서 유효투수계수는 조화평균과 산술평균 사이의 범위임을 알 수 있었다. 정육면체 모델에서 체적의 증가에 따른 유량의 변화계산에 대한 수치실험으로부터 유량의 변화는 모델의 체적이 대표요소체적에 접근함에 따라 감소함을 보여 주어ST다. 터널로의 지하수 유입량은 대표요소체적 개념보다는 터널길이대 모델크기의 비에 더 큰 영향을 받는다고 볼 수 있다. 그리고 균열연결망 모델과 등가다공성 모델에서의 지하수 유입량은 정확히 일치하지 않았으며 특히 모델크기에 대한 터널길이가 작을수록 그 차이가 크게 발생하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.55-61
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적(REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미티는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성제수의 변화를 검토하여 REV를 산정하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$ extrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$ extrm{mm}^2$(1156요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.309-315
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적 (REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미치는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성계수의 변화를 검토하여 REV를 산정 하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$\textrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$\textrm{mm}^2$(1156 요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.204-204
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• 2003

• Composites Research
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• 제33권1호
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• pp.30-37
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• 2020

단방향 연속 섬유 강화 복합소재에 대하여 섬유 배열에 따른 응력 분포 양상을 연구하기 위해 단면 형상을 대표하는 체적 요소를 생성하였다. 대표 체적 요소에 횡방향 하중을 가하였을 때, 섬유와 기지재 강성의 차이로 인해 섬유 둘레에서 응력 집중 현상이 발생하며, 섬유 간 좁은 간격 때문에 집중된 응력이 중첩되며 섬유 주변에서 높은 응력이 구해질 것이라 쉽게 예측할 수 있다. 본 연구에서는 섬유 둘레 응력 증감이 단순히 섬유 간 간격 뿐 아니라 섬유의 상대적 위치가 하중 방향과 이루는 각도에 의해서도 결정됨을 보여준다. 정규 육각 구조를 가지는 대표 체적 요소의 중앙에 위치한 섬유를 다양한 방향으로 이동시키며 횡방향 하중을 가하여, 섬유 주변 응력이 증가하거나 감소하는 양상을 유한요소해석 기법을 이용해 측정하였다. 섬유 간 거리가 최소이면서 두 섬유의 중심을 잇는 선분의 방향이 하중 방향과 일치할 때 응력이 최대로 증가하였으며, 섬유 간 거리가 최소라 하더라도 하중 방향에 수직일 때 최대 응력은 오히려 감소한다는 것을 보여준다.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.40-45
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• 2024

본 연구에서는 고분자 전해질막 연료전지용 가스확산층의 투과도를 예측하기 위해 삼차원 합성곱 신경망 모델을 사용하는 방법론을 소개한다. 먼저, 기계학습 모델을 학습시키기 위해 X-선 단층 촬영을 통해 얻은 실제 가스확산층 이미지에서 형태학적 특성을 추출해 가스확산층의 대표 체적 요소로 이루어진 인공 데이터셋을 생성한다. 이러한 형태학적 특성은 다공성, 섬유 배향, 직경의 통계적 분포가 포함된다. 구축한 인공 데이터셋 대표 체적 요소들의 투과도를 평가하기 위해 격자 볼츠만 방법이 사용되었으며 각각의 대표 체적 요소들의 투과도를 도출하였다. 이러한 인공 데이터셋을 통해 삼차원 합성곱 신경망 모델을 학습시켰으며 인공 데이터셋을 학습한 삼차원 합성곱 신경망 모델이 실제 가스확산층의 대표 체적 요소 투과도 또한 잘 예측하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.217-228
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• 1999

본 논문에서는 절리암반에서 발생하는 지하수 유동과 굴착된 지하공동으로의 지하수 유입량을 해석하는 대표체적법, 비대표체적법 및 절리망 해석법을 소개하고 절리의 수와 공동의 직경을 변화시키면서 각 해석법의 특징과 결과를 비교하였다. 선처리 과정으로서 다수의 절리가 서로 교차하는 절리암반의 등가 수리전도계수를 산정하는 이론과 계산 과정(일명, 순차적 해석)이 소개되었다. 유한요소망과 절리도 및 순차적 해석을 이용하여 445개 요소 각각의 등가 수리전도계수를 계산하였으며 절리암반의 비균질 수리전도성과 대표물성 결정에 관해 논의하였다. 대표체적법에서는 대표물성을 통해 절리암반의 균질화가 이루어졌으며 따라서 절리밀도, 공동의 직경 및 수리전도대비의 증가에 따른 지하수 유입량의 증가도 규칙적이며 일관성 있는 경향을 보였다. 비대표체적법에서는 암반의 비균질성이 요소 단위로 해석에 반영됨으로써 유입량의 변화 양상은 불규칙하였으나 특성 치수가 증가함에 따라 대표체적법의 결과에 접근하는 경향을 보였다. 절리망 해석은 절리밀도, 공동크기 및 절리망과 공동의 교차 여부 등에 가장 민감하게 반응하였으나 해석결과의 신뢰도가 개별 절리에 관한 자료에 너무 의존하게 되는 단점이 있다. 제한된 범위에서 수집될 수밖에 없는 현장 절리자료의 불확실성을 감안할 때 대표체적법과 비대표체적법이 실질적으로 더 합리적인 해석방법으로 인식되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.153.2-153.2
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• 2005

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.111-117
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• 1999

섬유강화 복합재료의 섬유와 수지까지 세부적으로 모델링이 가능한 Direct Numerical Simulation을 통해서 Boron/Aluminum 섬유강화 복합재료의 탄성계수들을 구해 보았다. 수치실험에서는 복합재료를 직교이방성 물질로 가정하였고, 특정 체적에 대한 평균치를 이용해서 물성치를 구하였으며, 혼합법칙에 의해서 구한 값 및 대표체적요소(Representative Volume Element)를 사용해서 구한 값들과 비교하였다. 혼합법칙의 경우, 섬유방향 인장계수(E₁)을 제외한 나머지 물성치들에 대해서는 상당한 차이를 나타내며, 이는 혼합법칙 유도과정에서 가정한 기본가정들이 적절하지 않기 때문이라는 것을 수치실험(Numerical Experiment)을 통해 알 수 있었다.