• Title/Summary/Keyword: 동적파괴과정해석

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충격 및 폭발하중에 의한 동적파괴 해석기법

  • 김경수
    • Computational Structural Engineering
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    • v.10 no.3
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    • pp.22-29
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    • 1997
  • 본 논문에서는 균열이 존재하는 구조부재에 충격이나 폭발하중이 가해진 경우 동적응력확대계수를 구하는 방법들은 논의하고 특히 코오스틱 실험법 및 수치적으로 코오스틱 곡선을 구하여 동적응력확대계수를 구하는 과정을 자세히 설명하였다. 폭발 및 충격에 의한 구조물의 파괴해석은 이와 같은 하중을 받는 압력용기, 빌딩, 초고속선, 해군 함정 등의 파괴강도설계 및 안전성 평가에 핵심기술로 대두되고 있으며 또한 우주항공산업, 고속전철, 암반역학 등의 여러 분야에서 중요한 의미를 갖는다. 따라서 앞으로도 균열진전 및 정지조건, 탄소성 동적파괴해석 및 재료의 충격거동 등에 대한 연구들이 계속되어져야 할 것으로 사료된다.

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Development and Validation of the GPU-based 3D Dynamic Analysis Code for Simulating Rock Fracturing Subjected to Impact Loading (충격 하중 시 암석의 파괴거동해석을 위한 GPGPU 기반 3차원 동적해석기법의 개발과 검증 연구)

  • Min, Gyeong-Jo;Fukuda, Daisuke;Oh, Se-Wook;Cho, Sang-Ho
    • Explosives and Blasting
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    • v.39 no.2
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    • pp.1-14
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    • 2021
  • Recently, with the development of high-performance processing devices such as GPGPU, a three-dimensional dynamic analysis technique that can replace expensive rock material impact tests has been actively developed in the defense and aerospace fields. Experimentally observing or measuring fracture processes occurring in rocks subjected to high impact loads, such as blasting and earth penetration of small-diameter missiles, are difficult due to the inhomogeneity and opacity of rock materials. In this study, a three-dimensional dynamic fracture process analysis technique (3D-DFPA) was developed to simulate the fracture behavior of rocks due to impact. In order to improve the operation speed, an algorithm capable of GPGPU operation was developed for explicit analysis and contact element search. To verify the proposed dynamic fracture process analysis technique, the dynamic fracture toughness tests of the Straight Notched Disk Bending (SNDB) limestone samples were simulated and the propagation of the reflection and transmission of the stress waves at the rock-impact bar interfaces and the fracture process of the rock samples were compared. The dynamic load tests for the SNDB sample applied a Pulse Shape controlled Split Hopkinson presure bar (PS-SHPB) that can control the waveform of the incident stress wave, the stress state, and the fracture process of the rock models were analyzed with experimental results.

동적 파괴역학에 대하여(I)

  • 이억섭;김상철
    • Journal of the KSME
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    • v.24 no.6
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    • pp.452-458
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    • 1984
  • 동적 파괴역학 연구의 필요성과 응용분야를 설명하였다. 다음 2장에 동적 파괴역학 연구의 역 사적인 발전과정을 간단히 살펴보면서 현재 이 분야의 문제점과 논쟁대상이 되고 있는 점들을 지적해 보고자 한다. 3장에는 탄성 동적 파괴역학 문제, 4장에는 탄소성 동적 파괴역학 문제에 대해서 각각 실험적연구, 수치 해석적 연구, 이론적인 연구의 측면으로 나누어서 이 강좌를 전개 할려고 한다. 5장에서는 Crack Arrest에 관한 이론 및 실제응용 예를 간단히 설명하고 6장에서 고찰 및 결론을 맺음으로서 이 강좌를 마무리 지울려고 한다.

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Experimental and Numerical Study on the Dynamic Fracture Processes of PMMA Block by NRC Vapor Pressure Fracture Agent (NRC 증기압 암석 파쇄제에 의한 PMMA 블록의 동적 파괴 과정에 관한 실험 및 수치해석적 연구)

  • Gyeongjo Min
    • Journal of Korean Society of Disaster and Security
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    • v.16 no.1
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    • pp.91-103
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    • 2023
  • This study aims to investigate the dynamic fracture characteristics of rocks and rock-like materials subjected to the Nonex Rock Cracker (NRC), a vapor pressure crushing agent that produces vapor pressure by instantaneously vaporizing a liquid mixture crystallized through the thermite reaction. Furthermore, the study seeks to develop an analytical technique for predicting the fracture pattern. A dynamic fracture test was performed on a PMMA block, an artificial brittle material, using the NRC. High-speed cameras and dynamic pressure gauges were employed to capture the moment of vapor pressure generation and measure the vapor pressure-time history, respectively. The 2-dimensional Dynamic Fracture Process Analysis (2D DFPA) was used to simulate the fracture process caused by the vapor pressure, with the applied pressure determined based on the vapor pressure-time history. The proposed analytical method was used to examine various fracture patterns with respect to granite material and high-performance explosives.

Effect of Loading Conditions on the Fractrue Behavior in $\textrm{SiC}_{p}$/Al Alloy Composite ($\textrm{SiC}_{p}$/Al합금 복합재료의 파괴거동에 미치는 부하조건의 영향)

  • An, Haeng-Geun
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.7 no.11
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    • pp.974-980
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    • 1997
  • SiC$_{p}$/AI 합금 복합재료에 있어서 동적 및 정적파괴인성시험을 실시하고 파괴거동에 미치는 부하조건의 영향을 검토하였다. 동적파괴인성시험은 CAI시스템을 이용하여 1.5m/sec의 부하속도로 실시하였고, 정적파괴인성시험은 만능시험기를 이용하여 0.3 mm/min의 부하속도로 실시하였다. 또한 파괴과정을 명확히 해석하기 위하여 동적부하조건에 대해서는 stop block법을, 정적부하조건에 대해서는 복수시험편법을 이용하였다. 균열의 발생 및 성장은 부하조건에 의해 크게 영향을 받으며, 변위량에 대한 균열의 발생은 정적부하조건에서 더 빨리 일어나고, 균열의 성장은 동적부하조건에서 더 급격하다. 또한 부하조건은 파괴의 형태에도 크게 영향을 미치며, 동적부하조건하에서는 정적부하조건하에 비하여 균열이 입자부분(입자의 파단 또는 박리)을통과해 가는 경향이 크고 비교적 많은 편향을 반복해서 진행해 가지 때문에 파괴인성치도 크다.다.

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Earthquake Resistant Design of a Steel Framed Structure in Low Seismic Regions Based on the Dynamic Behaviour (동적거동에 기초한 약진지역 철골뼈대구조물의 내진설계)

  • 국승규
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.5 no.2
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    • pp.59-66
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    • 2001
  • 구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.

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Numerical Study on the Reduction of Blast-induced Damage Zone (최외곽공 주변암반의 발파굴착 손상영역 저감에 관한 수치해석적 연구)

  • Park, Se-Woong;Oh, Se-Wook;Min, Gyeong-Jo;Fukuda, Daisuke;Cho, Sang-Ho
    • Explosives and Blasting
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    • v.37 no.3
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    • pp.25-33
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    • 2019
  • Controlling the blast-induced damage zone(BDZ) in mining excavation is a significant issue for the safety of employees and the maintenance of facilities. Numerous studies have been conducted to accurately predict the BDZ in underground mining. This study employed the dynamic fracture process analysis (DFPA) to estimate the BDZ from a single hole blasting. The estimated BDZ were compared with the results obtained by Swedish empirical equation. The DFPA was also used to investigate the control mechanism of BDZ and fracture plane formation around perimeter holes for underground mining blasting.

A Numerical Study on the Effect of a Guide Hole on Crack Propagation Control in Blasting (발파에서 가이드공의 균열제어 유효성에 관한 수치 해석적 연구)

  • Lee, Hee-Gwang;Kim, Hak-Man;Kim, Seung-Kon;Cho, Sang-Ho
    • Tunnel and Underground Space
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    • v.20 no.4
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    • pp.299-307
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    • 2010
  • The model experiments, which employ a charge hole and guide hole, are simulated to examine the effect of the guide hole on the crack propagation control in blasting. Crack patterns resulted from the analysis models, which consider the distance between the charge hole and guide hole, were compared. From the simulation analysis for the model experiments, it was revealed that all the guide holes used in this study were effective for controlling the crack propagation in blasting.

Numerical Study on the Crack-propagation Controlling in Blasting Using Notched Charge Hole (노치 장약공을 이용한 발파균열제어에 관한 수치해석적 연구)

  • Cho, Sang-Ho;Park, Seung-Hwan;Kim, Kwang-Yeom;Nakamura, Yuichi;Kaneko, Katsuhiko
    • Explosives and Blasting
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    • v.26 no.1
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    • pp.49-55
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    • 2008
  • Mechanical excavation techniques employing tunnel boring machines (TBM) and rock splitters have been proposed to minimize rock damage for tunnel and underground waste repository facilities. Such a mechanical excavation, however, is extremely expensive and not applicable in all cases. For these reasons, controlled blasting using notched charge holes have been suggested to achieve crack growth along specific directions and inhibit growth along other directions. This study introduces a dynamic fracture process analysis code to simulate fracture processes of rock which has a notched charge hole.

Numerical Study on Ground Vibration Reduction and Fragmentation in a Controlled Blasting Utilizing Directional U Shape Charge Holder (U형 장약홀더를 이용한 발파공법에서 지반진동 저감특성 및 파괴효율에 관한 수치해석적 연구)

  • Kim, Hyon-Soo;Baek, Beom-Hyun;Oh, Se-Wook;Han, Dong-Hun;Cho, Sang-Ho
    • Explosives and Blasting
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    • v.34 no.1
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    • pp.11-18
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    • 2016
  • It is necessary to minimize ground vibration and noise due to blasting work in urban environment. The blast induced ground vibration and noise are generally generated by a portion of detonation energy, where most of the energy is utilized for rock breakage and movement of rock mass. Recently a blast method utilizing U-shaped steel charge holder was suggested to reduce the ground vibration without decreasing destructive power toward the free surface. In this study, single hole blasting utilizing U-shaped steel charge holder were simulated and the stress waves caused by the detonation of explosives were monitored using AUTODYN software. In order to examine the fragmentation efficiency of the U-shaped steel charge holder, one free face blasting models which adapt the blast induced stress waves were simulated by dynamic fracture process analysis (DFPA) code. In addition, the general blasting models were also simulated to investigate the fragmentation effectiveness of the U-shaped steel charge holder in rock blasting.