• International Journal of Highway Engineering
• /
• v.11 no.1
• /
• pp.165-175
• /
• 2009

With the current move towards adopting mechanistic-empirical concepts in the design of pavement structures, state-of-the-art mechanistic analysis methodologies are needed to determine accurate pavement responses, such as stress, strain, and deformation. Previous laboratory studies of pavement foundation geomaterials, i.e., unbound granular materials used in base/subbase layers and fine-grained soils of a prepared subgrade, have shown that the resilient responses followed by nonlinear, stress-dependent behavior under repeated wheel loading. This nonlinear behavior is commonly characterized by stress-dependent resilient modulus material models that need to be incorporated into finite element (FE) based mechanistic pavement analysis methods to predict more realistically predict pavement responses for a mechanistic pavement analysis. Developed user material subroutine using aforementioned resilient model with nonlinear solution technique and convergence scheme with proven performance were successfully employed in general-purpose FE program, ABAQUS. This numerical analysis was investigated in predicted critical responses and domain selection with specific mesh generation was implemented to evaluate better prediction of pavement responses. Results obtained from both axisymmetric and three-dimensional (3D) nonlinear FE analyses were compared and remarkable findings were described for nonlinear FE analysis. The UMAT subroutine performance was also validated with the instrumented full scale pavement test section study results from the Federal Aviation Administration's National Airport Pavement Test Facility (FAA's NAPTF).

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.1A
• /
• pp.115-123
• /
• 2008

The performance prediction of fiber-reinforced composites has attracted engineer's attention in many fields, and the various theoretical and numerical methods have been proposed to predict the behavior of the fiber-reinforced composites. An evolutionary damage model for progressive interfacial debonding between circular fibers and the matrix is newly incorporated into the micromechanics-based elastoplastic model proposed by Ju and Zhang (2001) in this framework. Using the proposed model, a series of numerical simulations are conducted to illustrate the elastoplastic behavior and evolutionary damage of the framework. Furthermore, the influence of the evolutionary interfacial debonding on the behavior of the composites is investigated by comparing it with the result of a stationary damage model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.244-244
• /
• 2022

4차 산업혁명에 따라 유역 및 하천관리 사업, 각종 풍수해 예방사업 분야에 다양한 스마트기술이 도입되고 있으나 건설현장 침수 피해 사고는 지속적으로 발생하고 있다. 굴착공사 현장에서 발생할 수 있는 침수피해를 사전에 예측하기 위해서는 공정별로 변화하는 현장상황을 반영하여 다양한 강우 시나리오를 기반으로 침수 예측 모델링이 선행되어야한다. 따라서 본 연구에서는 2차원 동수역학 모형인 HDM-2D 모형을 기반으로 굴착공사 현장 침수피해 예측 모델을 개발하여 굴착공사현장 침수 예·경보 시스템에 탑재하고자 한다. 침수피해 예측 모델은 천수방정식을 Petrov-Galerkin stabilized scheme 으로 이산화하여 해석하는 수평 2차원 동수역학 흐름해석모델로서 수로 및 지표면 등 다양한 지형 상황에서의 물 흐름을 상세하게 해석할 수 있다. 지형자료 생성 이후 경계조건 부여를 통해 수행되며 침수발생지역의 유속, 수심, 수위를 취득할 수 있다. 배수지나 굴착공사 현장에 2차원 흐름해석을 적용하는 경우 지형의 경사나 배치가 공간에 따라 변화하므로 불연속적인 흐름을 유발하여 모의결과의 계산 오차를 검토해야 한다. 2차원 침수피해 예측 모형의 정확성을 확인하기 위해 지면 돌출부가 있는 흐름 문제와 테스트베드 대상지에 침수해석 모형을 적용하였다. 돌출부 흐름 문제의 경우 돌출부를 지나며 발생하는 유속과 수심 모의 결과를 상용모형과 비교검증 하였으며 테스트베드 대상지역에 침수피해예측모형을 적용했을때 지형 경사에 따른 흐름의 변화와 침수양상을 확인할 수 있었다.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.29 no.6
• /
• pp.468-479
• /
• 2019

It is essential to comprehend coupled hydro-mechanical behavior to utilize subsurface for the recent demand for underground space usage. In this study, we developed a new simulator for numerical simulation as a tool for researching to consider the various domestic field and subsurface conditions. To develop the new module, we combined OpenGeoSys, one of the scientific software package that handles fluid mechanics (H), thermodynamics (T), and rock and soil mechanics (M) in the subsurface with FLAC3D, one of the commercial software for geotechnical engineering problems reinforced. In this simulator development, we design OpenGeoSys as a master and FLAC3D as a slave via a file-based sequential coupling. We have chosen Terzaghi's consolidation problem related to single-phase fluid flow at a saturated condition as a benchmark model to verify the proposed module. The comparative results between the analytical solution and numerical analysis showed a good agreement.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.33 no.2
• /
• pp.83-94
• /
• 2023

Unlike the conventional triaxial test cells for cylindrical specimens, which impose uniform lateral confining pressures, the GREAT (Geo-Reservoir Experimental Analogue Technology) cell can exert differential radial stresses using eight independently-controlled pairs of lateral loading elements and thereby generate horizontal stress fields with various magnitudes and orientations. In the preceding companion paper, GREAT cell tests were numerically simulated under different mechanical loading conditions and the validity of the numerical model was investigated by comparing experimental and numerical results for circumferential strain. In the present study, we simulated GREAT cell tests for an artificial sample containing a fracture under both mechanical loading and fluid flow conditions. The numerical simulation was carried out by varying the mechanical properties of the fracture surface, which were unknown. The numerical responses (circumferential strains) of the sample were compared with experimental data and a good match was found between the numerical and experimental results under certain mechanical conditions of the fracture surface. Additionally, the effect of fluid flow conditions on the mechanical behavior of the sample was investigated and discussed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.468-468
• /
• 2016

3차원 동수역학 모델을 이용하여 연안 순환에서 발생하는 이안류의 연직 분포를 조사하였다. 이안류 흐름은 변수심 위에서 발생하는 파의 쇄파와 모멘텀 전달에 의해 발생하는 외해방향의 흐름을 의미하는 것으로 해안의 보전, 유지 및 개발 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 지난 수십년동안 이안류와 관련된 현상을 해석하기 위해 많은 연구들이 수행되어 왔다. 하지만 대부분의 연구들은 수심적분된 2차원 모델을 사용하거나 위상 평균된 3차원 모델을 사용하여 이안류 흐름이 발생할 시 유속의 3차원 분포나 각 종 물리량의 시간적인 변화 등을 모의하기 어려웠다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모델 NHWAVE (Non-Hydrostatic WAVE model)을 이용하여 이안류의 연직분포를 조사하였다. 이안류를 발생시키기 위하여 이상적인 이안류 지형을 만들었으며 여러 지점에서 연직분포를 측정하여 수심적분된 Boussinesq 모델과 비교하여 특성을 파악하였다. 수치모의 수행결과, 두 모델 모두 이안류 현상을 잘 재현하였으나 Boussinesq 모델은 수평유속의 연직방향 변화를 잘 재현하지는 못하였다. 또한, 파고가 상대적으로 큰 경우에는 3차원 모델에서는 작은 순환류가 외해 영역에서 발생하였으나 Boussinesq 모델에서는 관측하지 못하였다.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.949-952
• /
• 2008

화재안전 신뢰성이 확보된 고강도 콘크리트 구조물의 시장 공급을 위하여 GS건설에서는 2005년 부터 고강도 콘크리트 구조물의 강도 영역별 폭렬 저감 및 거동 안전성 평가와 수치해석 방법을 통한 경제적인 설계방법를 최종 연구목표로 하여 현재까지 콘크리트 재료의 열적 특성 확보와 구조부재 화재 특성 연구를 수행해 왔다. 강도발현, 시공성, 내화성능과 경제성에 대한 분석을 해외연구 기관에 의뢰하여 섬유혼입공법을 선정한 후 이에 대한 재료의 물리적 특성과 역학적 특성 실험결과를 바탕으로 고강도 콘크리트 구조부재의 내화성능을 예측 분석할 수 있도록 비열 모델, 열전도율모델, 압축강도 모델, 탄성계수 모델을 구축하였다. 또한 기둥과 보에 대한 내화실험을 실시하여 내화성능을 평가하였으며, 이에 대한 열적 해석을 병행하여 진행하였다.

• Composites Research
• /
• v.30 no.4
• /
• pp.247-253
• /
• 2017

In this study, the mechanical behavior and interface properties of boron nitride nanotube-poly(methyl methacrylate) nanocomposites are predicted using the molecular dynamics simulations and the double inclusion model. After modeling nanocomposite unit cell embedding single-walled nanotube and polymer, the stiffness matrix is determined from uniaxial tension and shear tests. Through the orientation average of the transversely isotropic stiffness matrix, the effective isotropic elastic constants of randomly dispersed microstructure of nanocomposites. Compared with the double inclusion model solution with a perfect interfacial condition, it is found that the interface between boron nitride nanotube and polymer matrix is weak in nature. To characterize the interphase surrounding the nanotube, the two step domain decomposition method incorporating a linear spring model at the interface is adopted. As a result, various combinations of the interfacial compliance and the interphase elastic constants are successfully determined from an inverse analysis.

• Journal of the KSME
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.360-375
• /
• 1989

이 논평에서는 수치해석에 관련된 국내의 난류모델의 연구현황을 살펴보았다. 국내에서 연구가 많이 되었던 혼합거리모델, R, .epsilon. 2차방정식모델, 대수응력모델의 연구현황을 주로 살펴 보았다. 국내에서는 아직 연구인력이 적기 때문에 꼭 필요한 부분이지만 연구가 되지 않은 부 분이 많았으며 현재 연구가 되고 있는 부분도 그 연구량이 적은 형편이다. 앞으로 전산유체역 학에 의해 열유체기계내의 복잡한 난류유동을 해석하여 기계설계와 운전을 개선하는데 활용하기 위해서는 더욱 많은 연구가 요구된다. 그 중에서 특히 더 관심을 갖고 연구될 분야를 열거 해 보면 (1) 벽면부근의 저 레이놀즈 R, .epsilon. 방정식모델과 대수응력모델에 관한 연구 (2) 복잡한 3차원유동을 정확히 해석할 난류모델 개발에 관한 연구 (3) 복잡한 난류유동에서 열전 달모델에 관한 연구 (4) 레이놀즈응력모델에 관한 연구 (5) Large Eddy Simulation에 관한 연구를 들 수 있다. 이들 연구에서는 난류모델의 물리적 의미에 관한 이론적 연구와 이 모델들 을 여러 경우의 실제유동에 적용하여 검증하는 연구가 병행되어야 할 것이다.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.24 no.3
• /
• pp.243-254
• /
• 2014

The present study introduces a numerical technique to simulate the mechanical behavior of brittle rock, based on a grain-based model combined with Universal Distinct Element Code (GBM-UDEC). Using the technique, the microstructure of rock sample was represented as an assembly of deformable polygonal grains, and the failure process with the evolution of micro tensile cracks under compression was examined. In terms of the characteristics of strength and deformation, the behaviors of the simulated model showed good agreement with the observations in the laboratory-scale experiments of rock.