• 대한기계학회논문집A
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• 제36권4호
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• pp.465-474
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• 2012

본 연구에서는 수 많은 입자가 포함된 다물체 동역학 모델을 시뮬레이션 하여 그 결과를 도출하였다. 수 많은 입자들은 GPU 를 적용한 이산 요소법을 이용해 풀었다. 입자들의 Contact Force 를 계산하기 위해 Fast Algorithm 이 적용되었고 계산 속도 향상을 위해 NVIDIA 사의 CUDA 프로그래밍을 하였다. 입자들간의 계산은 Explicit 적분기가 사용되었으며 다물체 동역학은 순환 공식(Recursive Formulation)을 사용 하고 Implicit 적분기를 사용하였다. 입자들과 다물체 사이의 Contact Force 를 동시에 시뮬레이션 하기 위해서 입자동역학과 다물체 동역학의 통합해석을 할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 수치 실험의 예로서 화물트럭의 입자 영향을 알아 보기 위한 화물트럭 모델과 대부분의 동력 전달 장치에 사용되는 기어 모델을 시뮬레이션 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.13-20
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• 2024

본 논문에서는 유동체를 해석할 수 있는 수치해석기법 중 하나인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)의 병렬해석 알고리즘이 소개된다. 무요소법(meshless method)의 SPH는 연속체 거동을 입자기반으로 표현하기 때문에 컴퓨팅하는데 높은 자원을 요구한다. 그래서 병렬해석 알고리즘은 SPH 시뮬레이션에서 필수적으로 고려되어야 한다. 계산영역을 일정한 간격으로 분할시켜 독립적으로 해석하는 영역분할 알고리즘은 병렬해석 알고리즘 중에 가장 대표적인 방법이다. 그리고 그 중 Cartesian 좌표계의 영역분할 방법은 입자들의 좌표를 빠르고 편리하게 검색할 수 있는 장점이 있어, DEM(Discrete Element Method)이나 MD(Molecular Dynamics)에서 대중적으로 사용되고 있다. 그러나 SPH의 경우 입자들이 smoothing 길이 이내의 주위 입자 정보가 필요하기 때문에 분할 영역 간의 입자정보 공유가 중요하다. 그리고 이에 따른 CPU의 로드밸런스가 중요하다. 본 연구에서는 직교 영역분할의 크기를 동적으로 미소화 시켜 잉여 CPU가 발생하지 않도록 하는 높은 병렬효율성의 알고리즘이 제안되었다. 그리고 수치해석 모델을 통하여 효율성을 검증하였다. 유동체 모델에 대해 총 30 CPU까지 제안된 방법의 병렬효율성을 검토하였고, 28개의 물리적 코어 수까지 90%의 병렬효율성을 얻을 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.15-23
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• 2008

본 연구에서는 개별요소법에 근거한 상용 수치해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 조립재인 쇄석의 전단특성 모델링을 수행하였다. 본 연구를 통하여 기존의 연속체 해석에서 고려하기 힘든 조립질 재료의 입도분포 및 공극, 불규칙한 형상을 모델링 할 수 있었다. 또한, 대형직접전단시험을 수행한 실험결과와 비교를 통해 입자특성과 관련한 조립질 재료의 고유 특성을 본 연구에서 모델링한 불연속체 모델링으로 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 모델링 기법은 향후 다양한 입도 및 공극특성을 갖는 조립질 재료의 현장 강도 특성을 예측하는데 도움이 될 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권4호
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• pp.639-655
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• 2017

The binary mixture consists of two types of granular media with different physical attributes and sizes, which can be characterized by the percentage of large granules by weight (P) and the particle size ratio (${\alpha}$). Researchers determine that two thresholds ($P_S$ and $P_L$) exist for the peak shear strength of binary mixtures, i.e., at $P{\leq}P_S$, the peak shear strength is controlled by the small granules; at $P{\leq}P_L$, the peak shear strength is controlled by the large granules; at $P_S{\leq}P{\leq}P_L$, the peak shear strength is governed by both the large and small granules. However, the thresholds of binary mixtures with different ${\alpha}$ values, and the explanation related to the inner details of binary mixtures to account for why these thresholds exist, require further confirmation. This paper considers the mechanical behavior of binary mixtures with DEM analysis. The thresholds of binary mixtures are found to be strongly related to their coordination numbers $Z_L$ for all values of ${\alpha}$, where $Z_L$ denotes the partial coordination number only between the large particles. The arrangement structure of the large particles is examined when P approaches the thresholds, and a similar arrangement structure of large particles is formed in both 2D and 3D particle systems.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.33-43
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• 2016

노후관로로 인한 지반내 공동형성과 지반이완 메카니즘을 분석하기 위해 현장시험을 수행하였으며 수치해석을 수행하여 현장시험과 비교하였다. 현장시험은 지반내 인위적인 공동을 만들기 위해 얼음을 이용하였으며, 시간경과에 따른 얼음의 융해로 인해 공동형성과 주변지반의 이완을 확인할 수 있었다. 다짐된 토사의 interlocking에 의한 이완 및 공동형성 거동을 고려하기 위하여개별요소법에 근거한 수치해석 프로그램인 PFC 2D를 이용하였다. PFC의 클럼프(clump) 요소를 도입하여 불규칙 형상의 입자를 모사하였으며, 이를 통해 얻은 공동형성과 지반이완 특성을 현장시험 결과와 비교함으로써 지반내 공동형성 및 거동특성을 파악하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제31권3호
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• pp.213-219
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• 2024

Additive Manufacturing (AM) is a process that fabricates products by manufacturing materials according to a three-dimensional model. It has recently gained attention due to its environmental advantages, including reduced energy consumption and high material utilization rates. However, controlling defects such as melting issues and residual stress, which can occur during metal additive manufacturing, poses a challenge. The trial-and-error verification of these defects is both time-consuming and costly. Consequently, efforts have been made to develop phenomenological models that understand the influence of process variables on defects, and mechanical/ electrical/thermal properties of geometrically complex products. This paper introduces modeling techniques that can simulate the powder additive manufacturing process. The focus is on representative metal additive manufacturing processes such as Powder Bed Fusion (PBF), Direct Energy Deposition (DED), and Binder Jetting (BJ) method. To calculate thermal-stress history and the resulting deformations, modeling techniques based on Finite Element Method (FEM) are generally utilized. For simulating the movements and packing behavior of powders during powder classification, modeling techniques based on Discrete Element Method (DEM) are employed. Additionally, to simulate sintering and microstructural changes, techniques such as Monte Carlo (MC), Molecular Dynamics (MD), and Phase Field Modeling (PFM) are predominantly used.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.62-72
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• 2023

1970년대 산업화에 따른 플랜트 구조물이 노후화됨에 따라 구조적 기능을 상실해 발파 해체 공법을 활용한 해체 철거 수요가 증가하고 있다. 발파 해체공법은 기계식 해체공법에 비해 해체 공기가 짧아 환경공해 발생 노출 시간을 최소화할 수 있지만 잘못된 발파 설계 및 시공 계획에 따른 붕괴거동의 실패는 안전성에 매우 큰 위험을 유발한다. 따라서 붕괴거동 모사를 통해 최적의 발파 해체 조건과 이에 따른 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Finite element method (FEM)와 Discrete element method (DEM)의 장점을 활용해 구축된 3-D Combined finite discrete element method (FDEM) 코드 기반 3-D DFPA 를 적용해 (구)서천화력발전소의 연돌 구조물에 대한 해체 모사를 수행하였으며 실제 구조물의 연돌 구조물 발파해체의 붕괴거동과 비교 분석하였다. 수치 모사 결과, 실제 구조물과 붕괴 거동 및 붕괴 완료 시간이 동일하게 나타났다. 또한, 발파구간 개구부 상부에 위치한 후드부의 크기가 연돌의 붕괴거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 후드부의 면적을 조정하여 해체 모사를 수행하고 균열 발생 양상 및 z-방향 변위 곡선을 통해 비교 분석하였다. 분석 결과, 후드부의 면적이 증가함에 따라 하중을 지지하는 면적이 줄어들고 그에 따른 균열 발생 증가 및 전도 시간 감소를 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.9-18
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• 2018

PURPOSES : In this research, the initiation and development of corrugation on a gravel road with certain wheel and boundary conditions were evaluated using a coupled discrete-element method (DEM) with multibody dynamics (MBD). METHODS : In this study, 665,534 particles with a 4-mm diameter were generated and compacted to build a circular roadbed track, with a depth and width of 42 mm and 50 mm, respectively. A single wheel with a 100-mm diameter, 40-mm width, and 0.157-kg mass was considered for the track. The single wheel was set to run slowly on the track with a speed of 2.5 rad/s so that the corrugation was gradually initiated and developed without losing contact between the wheel and the roadbed. Then, the shape of the track surface was monitored, and the movement of the particles in the roadbed was tracked at certain wheel-pass numbers to evaluate the overall corrugation initiation and development mechanism. RESULTS : Two types of corrugation, long wave-length and short wave-length, were observed in the circular track. It seems that the long wave-length corrugation was developed by the longitudinal movement of surface particles in the entire track, while the short wave-length corrugation was developed by shear deformation in a local section. Properties such as particle coefficients, track bulk density, and wheel mass, have significant effects on the initiation and development of long-wave corrugation. CONCLUSIONS : It was concluded that the coupled numerical method applied in this research could be effectively used to simulate the corrugation of a gravel road and to understand the mechanism that initiates and develops corrugation. To derive a comprehensive conclusion for the corrugation development under various conditions, the driver's acceleration and deceleration with various particle gradations and wheel-configuration models should be considered in the simulation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권7호
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• pp.43-53
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• 2017

최근 도시지역에서 빈번하게 발생하는 도로함몰은 지하에 생성된 동공으로 인해 지표면이 붕괴되는 현상을 의미한다. 지하 공간에서 동공 생성 과정과 생성된 동공이 도로함몰로 이어지는 현상을 이해하기 위해서는 동공의 형성 메커니즘을 명확히 이해할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 사례와 여러 모델 시험 결과를 분석하여 두 가지 가능한 메커니즘을 제시하였으며 각 메커니즘에 대해 개별요소법 기반의 수치해석 시뮬레이션을 수행하였다. 특히, 도로함몰 영향인자 중 토사 유출구의 크기와 지반의 간극비, 지반 구성 입자 형상의 영향을 확인하기 위한 수치해석을 통해 유출구 특성과 지반 조건에 따라 입자 손실과 지표 침하가 다르게 발생할 수 있음을 확인하였다. 또한, 불연속 침하 해석 결과로 본 연구에서 제시한 도표를 통해 동공의 지름과 심도를 통해 지반의 포화 시 거동을 예측할 수 있다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.387-391
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• 2006

Insight into behaviour of pedestrians as well as tools to assess passenger flow conditions are important in for instance planning and geometric design of railway station under regular and safety-critical circumstances. Algorithm for passenger flow analysis based on DEM(Discrete Element Method) is newly developed. There are lots of similarity between particle-laden two phase flow and passenger flow. The velocity component of 1st phase corresponds to the unit vector of calculation cell, each particle to passenger, volume fraction to population density and the particle velocity to the walking velocity, etc. And, the walking velocity of passenger is also represented by the function of population density. Key algorithms are developed to determine the position of passenger, population density and numbering to each passenger. To verify the effectiveness of new algorithm, passenger flow analysis for the basic models of railway station is conducted.