• 화약ㆍ발파
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• 제37권4호
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• pp.26-35
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• 2019

타정식 현수교의 중력식 앵커리지를 설계하는 데 있어, 지반과 콘크리트 앵커블록 사이에 작용하는 접촉 마찰력은 교량의 주케이블의 장력을 지지하는데 많은 기여를 하고 있기 때문에 콘크리트와 암반 사이 접촉면의 마찰 및 전단 저항 특성을 이해하는 것이 중요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 휴대용 레이저 스캐너를 활용하여 발파 바닥면을 스캐닝하였으며, 이를 바탕으로 3차원 모델링 및 거칠기를 정량적으로 분석하였다. 또한 발파 바닥암반 단면 데이터를 활용하여, 발파 바닥암반-콘크리트 경계면을 갖는 모델을 생성하였다. 동적파괴과정해석기법(DFPA-3D)를 활용하여, 해당 모델에 대한 직접 전단시험 모사를 수행하였으며, 이를 바탕으로 발파 바닥암반-콘크리트 접촉면에 대한 전단파괴 거동을 확인 및 분석하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.37-45
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• 2013

본 연구에서는 다양한 RC 슬래브의 접촉 발파 실험을 수행하여 내폭 성능을 평가하였다. RC 슬래브의 내폭 성능 향상을 위해 섬유 보강과 외부 CFRP 시트 보강을 도입하였다. 폭발하중 실험은 $2,000{\times}1,000{\times}100mm$ RC 슬래브를 제작하였고, 일반 콘크리트와 강섬유 보강 콘크리트, 하이브리드 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체, 초고성능 콘크리트를 적용하였다. 접촉 발파로 생긴 RC 슬래브의 손상 정도를 크레틀, 스폴과 브리치의 직경과 깊이로 평가하였다. 실험 결과를 LS-DYNA 유한요소해석 프로그램과 Morishita 등의 예측식으로 검증하고 비교분석하였다. 분석 결과, LS-DYNA 프로그램을 이용하여 크레틀, 스폴, 브리치의 직경 및 깊이에 대한 개략적인 예측이 가능하며, 폭발하중 하에서 손상부의 거시적 거동을 모사함으로써 부재의 파괴 이력을 나타낼 수 있었다. 국부 손상에 대한 세가지 예측식이 소개되어 있으나 경험식으로써의 한계가 존재하며, 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$를 사용하여 시멘트 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥의 발파과정에서 나타나는 폭발과 파괴현상을 모사하여 보았다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였다. 현장 발파실험에서는 철근콘크리트 기둥을 대상으로 초안폭약을 사용하여 발파하고 그 파괴거동을 고속카메라를 이용하여 관찰하였다. 모사과정에서는 철근의 규격과 입자요소의 크기에 따른 해석시간을 고려하여 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥을 대상으로 제안된 폭원모델링 기법을 적용하여 해석을 실시하였다. 해석결과 나타난 저항선의 이동속도는 $17\~24\;m/s$로서 실험치 $14\~18\; m/s$를 약간 상회하고 있으나 제안된 폭원모델링 기법을 사용한다면 암석이나 기타 재료들에 대한 발파과정에서 나타는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권2호
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• pp.14-21
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• 2019

개별요소법은 절리가 발달한 불연속 암반의 모델링에 매우 유력한 수치해석적 방법이다. 또한 발파 후 큰 변위가 일어나는 단계에서의 모델링에도 효과적이다. 개별요소법에서 각 요소는 강체로 가정하고, 요소 간 약간의 중첩을 허용하여 접촉 변위로부터 상호 작용력을 계산한다. 개별요소의 경계로 정의되는 절리의 강성은 블록요소 상호 간의 거동을 결정하는 중요한 변수로서 변형의 크기와 파괴 양상에 영향을 준다. 그러나 요소 간 과도한 중첩으로 인한 수치해석적 불안정성을 방지하기 위해서 어떤 준정적인 문제에 있어서는 실제 절리 물성과 관계없이 임의로 선정된 절리 강성 값이 사용되기도 한다. 해석의 주된 관심사가 정밀도 높은 변형의 크기 예측이냐, 불연속체의 파괴 양상이나 파괴 후 파괴된 블록들의 거동 예측이냐에 따라, 절리 강성에 대한 입력 자료 값은 결과에 큰 영향을 주지 않을 수도 있고, 심각한 예측 오류를 가져올 수도 있다. 본 연구는 개별요소법을 이용한 수치해석 모델링에서 절리 강성 값이 해석 결과에 미치는 영향을 이해하고 입력자료 선정 지침에 도움을 주고자 수행되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$상에서 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 폭원모델링을 기법을 소개하고, 제안된 기법을 이용하여 홉킨슨 효과 효과와 스폴링 현상을 응용하여 암석코어에 대한 응력파의 전파 및 반사과정을 기존의 외력을 적용함으로써 서로 비교하여 보았다. 암석코어는 직경 20m, 길이 200mm의 입자결합체로서 접촉결합을 이용하여 구성하였으며, 시료의 선단에 주기 0.050m$(50{\mu}s)$의 펄스형태의 폭발하중을 기존의 방법과 제안된 폭원모델링 기법을 이용하여 각기 입사시켰다. 해석결과 두 기법은 서로 유사한 결과를 보였으며, 입사압축파는 0.060ms$(60{\mu}s)$ 이후 시료의 후단에서 반사되어 반사인장파의 형태로 되돌아오면서 시료의 축방향과 직각방향으로 인장균열을 발생시켰다. 또한 시료 중을 전파하는 응력파의 속도는 4,167m/s로 계산되어 물리시료에 대한 측정치 4,300m/s와 $3\%$ 정도의 근소한 오차를 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.288-295
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• 2006

본 연구에서는 발파 및 지진발생으로 인한 횡방향 지반진동에 대하여 KTX 차량 및 부산지하철을 대상으로 주행안전성을 평가하였다. 이를 위하여 휠/레일 상호작용 해석 WERIA프로그램인 프로그램을 이용하여 철도차량의 동적거동을 시뮬레이션 하였다. 또한 횡방향 지반진동이 철도차량에 유발할 수 있는 차륜/레일간의 큰 상대변위를 고려하기 위하여 차륜/레일간 접촉면의 기하학적 형상과 크리프힘을 반영하였다. 입력하중은 국내의 내진규정 특성에 부합하는 인공지진과 공사중 발생하는 발파진동을 사용하였다. 해석 결과 차륜/레일간의 상대변위와 탈선계수를 산정하여 철도 차량의 주행안전성을 평가한 결과 탈선가능성은 없는 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권2호
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• pp.1-14
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• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.