• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.147-154
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• 2014

충격 및 폭발하중으로 인한 위험으로부터 구조물의 안정성을 확보하기 위한 필요성의 증대에 따라 고율변형을 받는 콘크리트의 거동은 중요한 연구주제가 되었다. 콘크리트의 고율변형 거동은 정적인 상태와는 다른 독특한 거동을 보이기 때문에 다양한 고율변형모델들이 제안되어 고율변형 상태를 수치해석하는데 사용되고 있다. 이러한 수치해석 과정에서 발생하는 문제가 요소의 크기에 따라 수치해석결과가 크게 변하는 요소의존성 문제이다. 본 논문에서는 파괴에너지이론에 기초하여 요소의존성을 최소화할 수 있는 기준식을 제안하고 HJC(Holmquist Johnson Cook)모델을 이용한 관통수치해석을 통해 기준식을 검증하였다. 그 결과 기준식을 통해 산정된 파괴변형률을 수치해석상에 적용해줌으로써 해석결과의 요소의존성이 감소하였고 해의 정확성 또한 향상되는 것을 파악할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-46
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• 2011

점화제 주입 특성을 모사할 수 있는 2차원 이상유동의 강내탄도 해석코드 개발하였다. 장약인 추진제의 연소 해석을 위해 Eulerian-Lagrangian 접근법과 LSHUS 기법을 적용하였다. 탄자의 이동에 따른 이동경계면의 해석을 위해 Ghost Cell Extrapolation method를 사용하였다. 개발된 2차원 강내탄도 해석코드는 무차원 강내탄도 해석 코드인 IBHVG2와 기존에 개발된 1차원 강내탄도 해석코드와 비교 검증하였다. 항력식에 따른 이상유동의 비교에서 항력식이 탄자탈출속도의 수치적 해석에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• Advances in Computational Design
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• 제1권2호
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• pp.139-154
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• 2016

The usage of sandwich structure is extensively increasing in lightweight protective structures due to its low density and other useful properties. Sandwich panels made of metal sheets with unfilled cellular cores are found to exhibit lower deflections by comparing to an equivalent monolithic plate of same metal and similar mass per unit density. However, the process of localized impact on solid structures involving plastic deformation, high strain rates, temperature effect, material erosion, etc. does not hold effectively as that of monolithic plate. In present work, the applications of the sandwich plate with corrugated core have been extended to develop optimized lightweight armour using foam as medium of its core by explicit finite element analysis (FEA). The mechanisms of hardened steel projectile penetration of aluminum corrugated sandwich panels filled with foams have been numerically investigated by finite element analysis (FEA). A comparative study is done for the triangular corrugated sandwich plate filled with polymeric foam and metallic foam with different densities in order to achieve the optimum penetration resistance to ballistic impact. Corrugated sandwich plates filled with metallic foams are found to be superior when compared to the polymeric one. The optimized results are then compared with that of equivalent solid and unfilled cores structure to observe the effectiveness of foam-filled corrugated sandwich plate which provides an effective resistance to ballistic response. The novel structure can be the alternative to solid aluminum plate in the applications of light weight protection system.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제19권3호
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• pp.330-338
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• 2016

Impregnation of shear-thickening fluid(STF) into high-strength fabrics makes a considerable improvement on the ballistic performance of fabric armors. Understanding dissipation augmentation due to shear thickening effects on yarn-yarn and yarn-projectile friction is of great importance in liquid armor research. This paper takes a shearthickening effect into account in numerical simulations by using a velocity-dependent friction model. Impact simulations were performed to validate the friction model as well as to evaluate the ballistic performance of STF-fabrics. Impact simulations on neat fabrics were also conducted to provide baseline results for comparison.

• Advances in concrete construction
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• 제16권2호
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• pp.119-126
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• 2023

Steel fiber reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) has good workability such as high flowability and good cohesiveness. The workability, compressive strength, splitting tensile strength, and anti-penetration characteristics of three kinds of SFRSCC were investigated in this paper. The fraction of steel fibers of the SFRSCC is 0.5%, 1.5% and 2.0% respectively. The results of the static tests show that the splitting tensile strength increases with the increase of fraction of steel fibers, while the compressive strength of 1.5% SFRSCC is lowest. It is demonstrated that the anti-penetration ability of 1.5% SFRSCC subjected to a velocity projectile (200-500 m/s) is better than 0.5% and 2.0% SFRSCC according to the experimental results. Considering the steel fiber effects, the existing formula is revised to predict penetration depth, and it is revealed that the revised predicted depth of penetration is in good agreement with the experimental results. The conclusion of this paper is helpful to the experimental investigations and engineering application.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1125-1131
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• 2014

복합 구조물의 충격 진동 특성을 이용한 취약성 분석 기법을 제안하였다. 프레임 요소로 구성된 구조물의 충격 거동을 파악하기 위해서 스펙트럴요소법을 적용하였다. 티모센코 보함수를 이용해 고속충돌에 의한 고주파 성분을 포함하는 충격파 전파 특성을 시뮬레이션하였다. 구조물의 결합부분에서는 종방향과 횡방향 파동의 상호 작용을 고려한 파동 전달을 해석하였다. 충격력이 구조물에 작용할 경우 주파수 및 시간 응답을 얻고 전체 구조물에서 충격에너지 전파 특성을 파악하였다. 구조물의 위치별로 계산된 최대가속도 크기와 시스템을 구성하는 주요 부품의 허용 가속도 기준에 의한 취약확률 함수를 정의하고 시스템의 취약 확률을 계산하였다. 제안된 취약성 분석 절차를 이용해 3 차원 전투 차량의 충격 응답을 얻고 충격에 취약한 구조물 위치를 파악하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권6호
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• pp.715-726
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• 2023

본 연구에서는 수소 충전소와 같은 폭발 가능성을 가진 구조물들의 안전 설계 방안으로 방호패널이 희생 부재로 설치되어 구조물의 직접적인 피해를 최소화하고 회복 탄력성을 가질 수 있어야 한다고 제시하였다. 이를 위해 비상체의 고속 충돌 상황에서 방호 패널이 구조물과 밀착 또는 이격 설치되었을 때 구조물이 받는 영향을 정량적으로 평가하는데 실험의 초점을 맞추고 있다. 실험 설계는 우수한 재현성을 위해 기존에 주로 사용한 콘크리트 구조부재 대신 강판을 사용하며, 철판 배면의 변형 차이를 통해 구조부재의 충격을 비교·분석하였다. 또한, 방호 부재의 이격재로 사용한 탄성체의 물성 변화와 방호부재 및 탄성체에 따른 충격파 전달 시간의 차이가 구조부재에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.100-108
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• 2015

본 연구의 목적은 아라미드섬유의 표면개질에 의한 시멘트 복합재료의 강도특성 및 내충격성능의 향상효과를 평가하는 것이다. 단섬유 형태의 아라미드섬유를 섬유길이와 섬유의 표면유제처리율을 달리하여 시멘트 복합재료에 혼입하였다. 아라미드섬유보강 시멘트 복합재료의 강도특성은 섬유의 혼입율, 섬유의 표면유제처리율, 섬유의 길이에 따라 다르게 나타났으며, 특히, 동일한 섬유혼입율 및 섬유길이에 대한 인장강도 및 휨강도는 섬유의 표면유제처리율을 증가시킨 시험체가 향상되는 경향을 확인하였다. 이러한 정적 강도특성 결과는 고속비상체의 충돌에 의한 내충격성능에도 영향을 미쳤으며, 아라미드섬유의 표면유제처리율이 증가함에 따라 배면박리가 억제되는 것을 알 수 있었다. 하지만, 아라미드섬유를 섬유보강 시멘트 복합재료용 보강재로 활용하기 위해서는 섬유와 시멘트 복합재료간의 분산능력 및 부착효율을 향상시켜야 할 것으로 판단된다. 이는 아라미드섬유의 표면특성을 소수성으로 개질하는 것에 의해 가능할 것으로 사료되며, 1.2 %이상의 표면유제처리율 및 성능개선에 대해서는 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 아라미드섬유와 후크형 강섬유를 하이브리드 한 시험체의 경우, 강도특성 및 내충격성능의 향상효과는 강섬유의 기여도가 높은 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제42권6호
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• pp.831-847
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• 2012

Impact from water-borne debris during tsunami and flood events pose a potential threat to structures. Debris impact forces specified by current codes and standards are based on rigid body dynamics, leading to forces that are dependent on total debris mass. However, shipping containers and other debris are unlikely to be rigid compared to the walls, columns and other structures that they impact. The application of a simple one-dimensional model to obtain impact force magnitude and duration, based on acoustic wave propagation in a flexible projectile, is explored. The focus herein is on in-air impact. Based on small-scale experiments, the applicability of the model to predict actual impact forces is investigated. The tests show that the force and duration are reasonably well represented by the simple model, but they also show how actual impact differs from the ideal model. A more detailed three-dimensional finite element model is also developed to understand more clearly the physical phenomena involved in the experimental tests. The tests and the FE results reveal important characteristics of actual impact, knowledge of which can be used to guide larger scale experiments and detailed modeling. The one-dimensional model is extended to consider water-driven debris as well. When fluid is used to propel the 1-D model, an estimate of the 'added mass' effect is possible. In this extended model the debris impact force depends on the wave propagation in the two media, and the conditions under which the fluid increases the impact force are discussed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.761-768
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• 2013

새로운 탄두 기술은 탄도 미사일 적재로부터 높은 파괴성능을 얻기 위해 설계 및 개발 되어왔다. 주로 발사체 또는 관통자를 포함하는 중앙 탄두 코어의 설계와 관련된 많은 연구가 있다. 분명히, 소형 폭탄 또는 자탄 적재 유형 구성은 많은 충격을 요구하기 때문에 하나의 발사체로부터 살상에 매우 취약하다. 이러한 요구사항을 바탕으로 최적의 직격요격체 구성은 모든 자탄을 직격할 수 있는 최소 질량과 상대 속도를 가져야 한다. 관통자 형상과 크기의 설계는 직접적으로 탄두의 공간과 중량에 관련되어 있다. 관통자의 형상, 크기, L/D, 재료 그리고 폭발팩의 구간 내부에 삽입되는 방식은 성공적인 관통자 설계 완성에 중요하다. AUTODYN-3D code 가 관통자의 관통특성을 연구하기 위해 사용되었다. 수치해석의 목적은 초기속도, 관통자의 L/D 및 형상과 같은 다양한 초기 조건 아래 초고속 충격에 의해 생성되는 관통자의 관통특성을 확인하는 것이다.