• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.339-345
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• 2012

동적하중 하에서 암석의 변형거동 및 파괴강도는 발파, 지진 또는 암반돌출의 지진동에 의한 지하구조물의 안정해석에 중요하다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉(SHPB) 충격실험시스템을 석회암시료의 일축압축시험과 압열인장시험에 적용하여 고변형률과 동적강도 평가를 수행하였다. 충격봉의 발사속도를 제어하여 파괴강도 이하 동적응력 상태에서의 석회암시료의 동적응력-변형거동을 분석하였다. 시료 내 파괴여부 및 파괴양상을 파악하기 위하여 Micro-focus X-ray 단층촬영을 수행하였다. 동적 압축강도 실험결과, 석회암시료의 동적압축강도는 변형율속도 의존성을 보였으며, 동적 압축파괴강도는 140 MPa 이상으로 평가되었다. 동적 압열 인장 실험결과, 석회암시료의 동적 압열인장강도는 21 MPa 이상으로 정적 압열인장강도보다 3배 이상 높은 것으로 평가되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권8호
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• pp.92-99
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• 2005

Tungsten heavy metal is characterized by a high density and novel combination of strength and ductility. Among them, 90W-7Ni-3Fe is used for applications, where the high specific weight of the material plays an important role. They are used as counterweights, rotating inertia members, as well as fur defense purposes(kinetic energy Penetrators, etc.). Because of these applications, it is essential to detemine the dynamic characteristics of tungsten alloy. In this paper, Explicit FEM(finite element method) is employed to investigate the dynamic characteristics of tungsten heavy metal under base of stress wave propagation theory for SHPB, and the model of specimen is divided into two parts to understand the phenomenon that stress wave penetrates through each tungsten base and matrix. This simulation results were compared to experimental one and through this program, the dynamic stress-strain curve of tungsten heavy metal can be obtained using quasi static stress-strain curve of pure tungsten and matrix.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
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• pp.198-202
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• 2009

스플릿 홉킨슨 압력 봉(SHPB)실험은 암석 및 콘크리트와 같은 취성재료의 동적 물성과 변형특성을 파악하고 압축 응력-변형율 데이터를 획득하기 위하여 사용된다. SHPB 실험법은 원리상 대상시료가 파괴이전에 동적응력평형 상태와 일정 변형율 속도 조건하여 놓여져 있어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 충격봉과 입사봉의 충격에 의하여 발생되는 충격 입사파형을 제어할 필요가 있다. 최근에는 원형 디스크를 충격봉과 입사봉 사이에 두어 입사 충격파형을 제어하는 펄스쉐이핑 기법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 입사 충격파형을 정밀하게 제어할 목적으로 다양한 형태와 크기의 금속디스크를 대상으로 SHPB 실험을 수행하여 동적 변형 특성을 파악하였다. 펄스쉐이퍼의 두께와 직경이 작아짐에 따라 응력값과 파장은 증가하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권1호
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• pp.14-23
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• 2019

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료의 경우에는 역학적 강도의 하중속도 의존성을 보임에 따라 발파 및 충격해석에 있어 이를 반영코자 하는 노력이 증가하고 있다. 이와 같은 암석의 동적강도의 경우에는 순간적으로 높은 하중이 작용하는 동적하중의 가압특성에 따라 시험편 내의 응력평형상태를 고려한 평가가 수행되어야함이 제안된 바 있다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉 장비를 이용한 포천 화강암의 동적일축압축강도 실험을 통해 응력평형조건의 충족 유무에 따른 암석의 동적파괴과정 및 역학적 강도특성에 대해 고찰하였다. 연구결과 적절한 응력평형상태가 이루어지진 않은 상태에서 평가된 암석의 동적일축압축강도는 상대적으로 과소평가되는 것으로 나타났으며, 이는 하중의 가압면에서 발생하는 조기파괴에 따른 에너지 파괴에너지 손실 및 변형률속도 과대평가에 의한 것으로 판단되었다. 결론적으로 합리적인 동적강도 평가를 위해서는 암석의 변형거동특성에 대한 분석 및 파괴패턴에 대한 검토를 통한 응력평형조건의 세밀한 검증이 수반되어야 할 것으로 판단하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.349-354
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• 2001

The split Hopkinson pressure bar has been used for a high strain rate impact test. Also it has been developed and modified for compression, shear, tension, elevated temperature and subzero tests. In this paper, SHPB compression tests have been performed with pure titanium at elevated temperatures. The range of temperature is from room temperature to $1000^{\circ}C$ with interval of $200^{\circ}C$. To raise temperature of the specimen, a radiant heater which is composed of a pair of ellipsoidal cavities and halogen lamps is developed at high temperature SHPB test. There are some difficulties in a high temperature test such as temperature gradient, lubrication and prevention of oxidation of specimen. The temperature gradient of specimen is affected by the variation of temperature. Barreling occurred at not properly lubricated specimen. Stress-strain relations of pure titanium have been obtained in the range of strain rate at $1900/sec{\sim}2000/sec$ and temperature at $25^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$.

• Composites Research
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• 제35권1호
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• pp.38-41
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• 2022

고 변형률 속도에서 폴리프로필렌-유리 장섬유 복합재료(PP-LGF)와 열가소성 올레핀(TPO) 소재의 동적 압축 특성을 얻기 위해 홉킨슨바(Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB))를 이용하여 실험을 진행하였다. SHPB는 변형률 속도 100 s^-1~10000 s^-1 범위에서 재료의 동적 기계적 물성을 확인할 수 있는 장치이다. SHPB 시험은 입력봉과 전달봉에서 측정된 탄성파를 이용하여 시편의 응력, 변형률 및 변형률 속도를 얻을 수 있는 탄성파 전달 이론을 기반으로 한다. 또한 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 검증을 위해 시편을 초고속카메라로 촬영하여 DIC 기법을 통해 얻은 변형률 데이터와 비교 진행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.617-622
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• 2012

구조부재는 정적, 동적 또는 충격과 같은 다양한 하중의 영향을 받고 있다. 결과적으로 이와 같은 하중의 영향이 고려된 재료의 물성치를 획득하기 위해 각 조건에 적합한 실험적 또는 해석적 방법이 수반되어야 한다. 일반적으로 고변형률 속도에서 재료의 기계적 물성을 얻는 방법으로써 홉킨슨 압력봉 시험법(SHPB)이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 SHPB 시험을 통해 충격 하중 조건에서 알루미늄 합금의 압축변형거동을 고찰하였으며, 실험결과와 해석결과를 비교, 분석하였다. 결론적으로 1000 ~ 2000 $s^{-1}$ 영역에서 진응력-진변형률 곡선을 비교하였을 때 실험 결과와 해석 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 특히, 변형률 속도가 30% 증가함에 따라 최대유동응력은 17%증가, 변형률은 20% 증가함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.363-372
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• 2020

고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 고속 충돌 및 고속 성형 등 동적 환경에서의 유한요소 해석의 신뢰성 향상을 위해 필수적이다. 일반적으로 고 변형률 속도에 대한 소재의 동적 압축 물성은 SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar) 장비를 통해 획득 가능하다. 본 연구에서는 최근 무인 항공기에 확대 적용되고 있는 Woven type CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재에 대한 충돌 해석에 대응하기 위해 SHPB 장비를 활용하여 해당 소재의 동적 압축 물성을 획득하였다. 또한 Pulse shaper를 활용하여, Elastic-brittle 특성을 지니는 소재에 대한 일정한 변형률 속도 확보 및 실험 데이터에 대한 신뢰도를 향상시켰다. CFRP 소재의 경우 방향 별 기계적 물성이 다른 이방성 소재이므로 두께 방향과 면내 방향 시편을 제작하여 각각 실험을 수행하였다. SHPB 실험 결과 면내 방향 시편의 경우 일정한 변형률 속도 영역에 도달하기 전, 시편의 파단이 발생하여 데이터의 재현성 및 신뢰성 확보에 어려움이 있는 반면, 두께 방향의 시편의 경우 시편 전·후면 응력일치도가 우수하여 데이터 신뢰도가 높으며, 일정한 변형률 속도 영역을 획득할 수 있다. LS-dyna를 활용한 유한요소해석을 통해, 압력봉으로부터 측정되는 데이터는 시편과 압력봉의 변형에 의해 변형률이 과도하게 예측되는 것을 확인하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권2호
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• pp.206-216
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• 2017

This paper studies on the dynamic properties of Ti-6Al-4V alloy. After forming the four different micro structures(equiaxed, lamellar, and 2 bimodals) through heat treatments, static and dynamic properties of each structure were investigated quantitatively. Dynamic behaviors of the alloy are observed by the compressive split Hopkinson pressure bar(SHPB) tests. In additon, parameters of Johnson-Cook equation were determined from the SHPB test results. In order to verify the suitability of the parameters, high velocity impact tests were performed and the results were compared with the numerical analysis results. Although the flow stress and the fracture strain of the bimodal structures were higher than those of the equiaxed structure at the static tests, the superior dynamic properties were observed at the equiaxed structure due to the effects of higher maximum flow stress and fracture strain. From the numerical analysis, J-C parameters which are determined on this study describe well the dynamic behavior of Ti-6Al-4V alloy. Experimental and analysis results are consistent with ${\pm}5%$ of an average error.