• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.402-410
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• 2022

본 연구에서는 초고성능 강섬유 보강 콘크리트(UHPC)의 재료특성을 고려하기 위해 해석프로그램 LS-DYNA에 있는 CSC모델의 입력상수값 보정기법을 제안하였다. 1축 압축, 3축 압축, 압력-체적 변형률 곡선, 동적증가계수 등 이전 재료단위 실험 연구결과를 기반으로 입력상수값 보정을 수행하였다. 단일요소 해석결과를 실험결과와 비교하여 보정기법의 검증을 수행하였다. 또한, 유한요소모델을 구축하고 충격 및 폭발해석을 수행하여 UHPC 구조물 해석 수행 시 보정된 CSC 모델의 적용 가능성을 확인해보았다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.59-67
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• 2023

항공우주산업에서 경량화를 위해 사용되는 CFRP 복합재료로 구성된 차체의 충격에 따른 파손은 탑승자의 안전과 직결된다. 따라서 충돌 상황에서 육안으로 확인하기 힘든 재료의 손상거동을 파악하는 것이 중요하며, 이를 구현할 수 있는 유한요소모델을 통한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 일방향 적층 복합재료의 충돌 해석에 대해 파손 거동 예측에 적합한 유한요소모델을 구축하였다. 인공신경망 모델을 통해 LS-DYNA에서 제공하는 MAT_54 Enhanced Composite Damage 재료 모델의 교정 파라미터를 역추정하여 획득하였다. 획득한 파라미터에 대한 인공신경망 모델의 결과를 실험결과와 비교하여 신뢰성을 검증하였다. 그 결과, 교정 파라미터의 최적화를 통해 실험에 대한 정확도를 향상시킨 유한요소모델을 구축할 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권4호
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• pp.43-57
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• 2023

우주 물체 및 우주 구조물의 초고속 충돌 시뮬레이션을 LS-DYNA를 사용하여 수행하였다. 구형, 원뿔형, 및 속이 빈 원통형의 다양한 형상의 우주 물체는 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)를 사용하여 모델링하였다. 다양한 두께의 우주 구조물은 직접 충돌 영역과 간접 충돌 영역으로 나누어, 각각 SPH 및 유한 요소를 사용하여 나타내었다. 초고속 충돌에서 금속 재료의 비선형 거동을 나타내기 위하여 Johnson-cook 재료 모델과 Mie-Grüneisen 상태 방정식을 사용하였다. 우주 물체의 형상, 우주 구조물의 두께, 충돌 각도, 및 충돌 속도의 다양한 충돌 조건을 고려하였다. 파편운은 우주 물체와 우주 구조의 초고속 충돌로 인해 발생되며, 발생된 파편운의 형상을 정량적으로 분석하였다. 본 연구의 모든 충돌 조건에서, 원뿔 형상의 우주 물체로 인한 파편운이 가장 위험한 형상임을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권3호
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• pp.389-408
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• 2022

Residual capacity is defined as the load carrying capacity of an RC column after undergoing severe damage. Evaluation of residual capacity of RC columns is necessary to avoid damage initiation in RC structures. The central aspect of the current research is to propose an empirical formula to estimate the residual capacity of RC columns after undergoing severe damage. This formula facilitates decision making of whether a replacement or a repair of the damaged column is adequate for further use. Available literature mainly focused on the simulation of explosion loads by using simplified pressure time histories to develop residual capacity of RC columns and rarely simulated the actual explosive. Therefore, there is a gap in the literature concerning general relation between blast damage of columns with different explosive loading conditions for a reliable and quick evaluation of column behavior subjected to blast loading. In this paper, the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) technique is implemented to simulate high fidelity blast pressure propagations. LS-DYNA software is utilized to solve the finite element (FE) model. The FE model is validated against the practical blast tests, and outcomes are in good agreement with test results. Multivariate linear regression (MLR) method is utilized to derive an analytical formula. The analytical formula predicts the residual capacity of RC columns as functions of structural element parameters. Based on intensive numerical simulation data, it is found that column depth, longitudinal reinforcement ratio, concrete strength and column width have significant effects on the residual axial load carrying capacity of reinforced concrete column under blast loads. Increasing column depth and longitudinal reinforcement ratio that provides better confinement to concrete are very effective in the residual capacity of RC column subjected to blast loads. Data obtained with this study can broaden the knowledge of structural response to blast and improve FE models to simulate the blast performance of concrete structures.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.20-26
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• 2009

본 연구에서는 직조섬유복합재료를 이용한 계란판 모양의 시편에 대한 드래이핑 공정과 압축 해석을 비직교성 재료 모델을 이용하여 수행하였다. 비 직교 재료 구성 모델은 Xue 등이 2003년에 발표한 것을 상용 프로그램인 LS-DYNA에서 제공하는 사용자 부프로그램 (user subroutine)을 이용하여 본 연구에 적용하였다. 비 직교 재료 구성 모델에서 빙향성은 변형 기울기 텐서를 이용하여 계산하였고, 각 단계마다 재료 물성 행렬을 갱신하였다. 비 직교 물성 모델은 바이어스 인장 실험 결과와 비교 검증을 한 후에 계란 판 성형에 적용하였다. 계란 판 해석을 위해 본 연구에서는 열 성형 공정 (드래이핑)과 압축 해석을 수행하였다. 압축 해석을 위한 유한요소 모델은 드래이핑 해석으로부터 얻은 유한요소결과를 이용하여 구축하였다.

• Composites Research
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• 제21권1호
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• pp.22-29
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• 2008

본 논문은 유리섬유 에폭시 면재에 알루미늄 하니컴 샌드위치 복합재가 적용된 저상버스 차체에 대한 정면충돌과 전복에 대한 특성에 대해 연구하였다. 이때 충돌과 전복 해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 특성시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상 모델을 적용하였다. 저상버스의 충돌 해석은 60km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하여 해석을 수행하였고, 전복해석은 유럽 안전법규 ECE-R66의 시험 방법을 고려하여 해석하였다. 저상버스의 정면충돌과 전복에 대해 운전자와 승객의 생존 공간 안전성에 관한 결과를 보여준다. 또한, 수정된 Chang-Chang 파손기준식은 충돌과 전복해석에 대한 복합재 구조물의 파손 모드 예측에 추천된다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.42-50
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• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권1호
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• pp.28-39
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• 2022

회전익 항공기의 발달에 따라 사람이 탑승하는 유인 회전익 항공기의 안전과 관련된 장치들이 개발 될 필요가 있다. 본 연구에서는 소형 멀티콥터 PAV에 외부 에어백이 장착될 수 있다는 점을 가정하였다. LS-DYNA의 Airbag Folding Application을 사용하여 Roll, Sigma, Zigzag 총 세 가지 폴딩이 이루어진 에어백 형상들을 모델링하고 자유낙하 충돌 해석을 수행하였다. 세 가지 모델의 최종 에어백 전개 시간에는 큰 차이가 없었다. 그러나 전개가 시작되는 중 지면과 충돌 할 경우 Sigma Fold 방식의 외부 에어백이 전개 속도는 가장 빠르지만, PAV에 더 많은 충격력을 전달한다는 것을 확인하였으며, 최종적으로 Roll Fold 방식의 외부 에어백이 가장 작은 충격력을 전달한다는 결론을 도출하였다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.143-149
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• 2024

본 논문에서는 친환경 포장재인 골판지의 기계적 물성을 측정하고, 이를 LS-DYNA의 MAT_PAPER 모델에 적용하여 유한요소해석을 수행하였다. MAT_PAPER는 주로 종이의 거동을 모델링 하기 위한 재료모델이지만 본 연구를 통해 골판지에 대해서도 적용 가능함을 보였다. 인장, 압축, 전단 거동에 대하여 골판지의 방향별 기계적 물성을 측정 및 분석하고, 이를 바탕으로 6개의 항복면을 도출하여 MAT_PAPER 모델에 통합하였다. 재료시험 시편의 유한요소해석과 골판지 사각관의 저속 붕괴해석 결과를 각 실험 결과와 비교함으로써, 골판지의 거동을 등가적으로 잘 고려할 수 있음을 보였다. 그러나 해당 모델은 골판지의 변형률 속도효과를 고려하지 못하므로, 골판지의 원소재인 원심지의 고속물성을 측정하여 이를 보정하였으며, 이에 따라 골판지 사각관의 고속 압괴 실험 결과와 잘 일치함을 보였다.