• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.92-100
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• 2015

본 연구는 폴리비닐 알코올 섬유 및 강섬유를 체적비율로 1.5% 혼입한 고인성 섬유보강 시멘트복합체에 대한 비상체의 고속충돌시험을 실시하고, 충돌조건에 따른 파괴특성을 실험적으로 검토하는 것을 목적으로 하였다. 비상체의 충돌에 의한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 파괴특성을 평가하기 위하여 화약압력식 충격시험장치를 활용하였으며, 충돌속도의 범위는 약 150~1,000m/s로 설정하였다. 파괴특성에 대한 평가결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 섬유를 혼입하지 않은 Plain시험체의 약 3배 이상의 비상체 운동에너지가 작용하는 범위에서도 표면관입의 파괴등급으로 평가되었으며, 시험체가 파단되지 않는 내충격성능이 확인 되었다. 또한, 충돌시험 전후에 대한 시험체의 질량감소율의 경우, Plain시험체는 비상체의 운동에너지의 증가율과 비례적인 관계를 보였지만, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 비상체의 운동에너지의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 특히, 이와 같은 경향은 시험체 배면의 파괴특성과 밀접한 관계를 가지며, S시험체에 비해 PVA시험체의 배면박리 억제효율이 큰 것으로 평가되었다. 한편, 국부손상에 대한 표면관입깊이 및 배면박리깊이의 관계를 검토한 결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 Plain과 달리 시험체 단면의 중앙선을 기준으로 배면에 가까운 영역에서 배면박리가 발생하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 비상체의 충돌에 대한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 주요 파괴거동이 검토되었으며, Plain과 비교하여 내충격성능의 향상을 명확히 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제9권4호
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• pp.311-325
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• 2012

In this paper, we examine the behavior of the High-Rate Brittle Microplane (HRBM) concrete model based on a series of penetration experiments. These experiments were conducted with three different slab thicknesses (127, 216 and 254 mm) that provided a significant challenge for the numerical simulations. The 127 mm slab provided little resistance, the 216 mm slab provided nominal resistance and the 254 mm slab approached the perforation limit thickness of the projectile. These experiments provide a good baseline for evaluating material models since they have been shown to be extremely challenging; in fact, we have not encountered many material models that can provide quantitatively predictive results in terms of both projectile exit velocity and material damage. In a companion paper, we described the HRBM material model and its fit to various quasi-static material property data for WES-5000 concrete. In this paper, we show that, when adequately fit to these quasi-static data, the HRBM model does not have significant predictive capabilities, even though the quasi-static material fit may be exceptional. This was attributed to the rate-dependent response of the material. After various rate effects were introduced into the HRBM model, the quantitative predictive nature of the calculations dramatically increased. Unfortunately, not much rate-dependent material property data are in the literature; hence, accurate incorporation of rate effects into material models is difficult. Nonetheless, it seems that rate effects may be critical in obtaining an accurate response for concrete during projectile perforation events.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.543-560
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• 2010

원자력발전소의 안전 관련 콘크리트 구조물은 비행체의 충격에 대해 안전하게 설계하는데, 충격하중에 의한 스캐빙과 관통을 방지하기 위한 벽체 두께는 경험적 공식에 의해서 결정한다. 이 연구는 관입 및 스캐빙 깊이와 관통두께를 결정하는 기존에 제안된 국부손상 효과 산정식을 기존 실험결과와 비교 검증하는데 목적이 있다. 충격체의 충돌속도가 95~215m/s인 범위에서 충돌실험을 수행한 Kojima의 충돌실험체에 대한 충돌해석을 수행한 후, 실험 및 해석결과의 비교를 통해서 해석모델 및 해석방법의 적정성을 확인하였다. 국부손상 산정식 비교분석에서 실험결과와 잘 맞는 Degen식을 통해 산정된 관통두께가 반영된 RC 슬래브에 대한 충돌해석을 수행한 후, 국부손상 산정식과 해석결과를 비교분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.857-860
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• 2006

In the present study, the method and procedure for analysis of impact damage behavior for concrete under penetration and perforation of projectile is investigated. Conservation law, equation of motion, initial and boundary conditions, and FEM formulation are introduced and derived respectively. Specially, the constitutive equation which rate-dependent damage combined with rate-dependent plasticity within the appropriate framework of theory of thermodynamics is examined. This paper aimed at the review with respect to impact damage models for concrete to develop that model. This paper is a basis research for the development of impact damage model for concrete.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.99-106
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• 2013

고속 비상체에 의한 충격을 받는 콘크리트는 그 충격력에 의해 관통, 표면관입 및 배면박리뿐만 아니라 균열의 확산에 의해 나타나는 국부적인 파괴 등 정하중을 받을 때와 다른 파괴거동을 보인다. 이러한 콘크리트의 파괴거동은 비상체의 재료적 특성, 충돌속도, 질량 및 기하학적 구조뿐만 아니라 콘크리트의 재료적 특성, 시험체의 크기 및 두께, 보강재료 및 방법 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 이 연구에서는 콘크리트 재료의 압축강도에 따른 표면관입깊이 및 배면박리성상에 대하여 평가하고, 섬유보강에 의한 배면박리억제효과에 대하여 검토하고자 하였다. 그 결과 압축강도의 증가로 인하여 표면관입깊이는 감소하였으며, 이 연구 범위의 결과는 수정 NDRC식 및 US ACE식과 유사한 경향을 나타냈다. 반면, 배면박리억제에 있어 압축강도 증가에 의한 영향은 확인할 수 없었으며, 섬유보강에 의한 인성의 향상을 통하여 배면박리를 억제할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권5호
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• pp.685-699
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• 2009

Current research and development of high performance concrete, together with study of phenomena that are pertinent to impact resistance, have lead to a new generation of barriers with improved properties to resist impact loads. The paper reviews major properties and mechanisms that affect impact resistance of concrete barriers as per criteria that characterize the resistance. These criteria are the perforation limit, penetration depth and the amount of front and rear face damage. From the long-known, single strength parameter that used to represent the barriers' impact resistance, more of the concrete mix ingredients are now considered to be effective in determining it. It is shown that the size and hardness of the aggregates, use of steel fibers and micro-silica have different effects on performance under impact and on the resistance. Additional pertinent phenomena, such as the rate and size effects, confinement and local versus global response, are pointed out with their reference to possible future developments in the design of impact resisting concrete barriers.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권5호
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• pp.170-176
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• 2006

Multi-layered laminate made of ceramic/composite have been developed to prevent penetration by high velocity impact. In this study, three-layered plates consisted of 1) cover layer (glass fiber reinforced polymer), 2) $Al_{2}O_{3}$, ceramic plate, and 3) backing plate (glass fiber reinforced polymer) were fabricated with various conditions and tested for their ballistic protection characteristic. The ceramic composite laminates, with thin backing plate, were completely penetrated by armor piercing projectile. The plate with inserted rubber between ceramic and backing plate showed excellent ballistic protection, though completely penetrated by the second shoot.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.265-274
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• 2015

지금까지 항공기 충돌에 대한 안전성 검토는 국부거동 및 전반거동으로 나뉘어 검토되어 왔으며, 이 중 국부거동의 평가는 RC (Reinforcement Concrete)벽체를 대상으로 실험에 기초하여 제시된 국부손상 평가식을 사용하여 검토되었다. 그러나 최근 적용이 시작된 SC (Steel plate reinforced Concrete)벽체의 항공기 충돌에 대한 국부적인 거동 및 손상을 평가할 수 있는 자료는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 연성 충격체인 이상화된 항공기 엔진을 대상으로 콘크리트 벽체의 두께 및 강판의 강재비를 변수로 충돌해석을 수행하여 SC벽체 및 RC벽체의 국부손상을 평가하였다. SC벽체 및 RC벽체에 대한 충돌해석결과로부터 국부손상에서 나타나는 관입깊이를 상호 비교분석하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.113-120
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• 2005

In order to investigate the characteristics of penatration and the effect of surface treatment in A15052-H34, Al5082-Hl31 and titanium alloy laminates which were treated by anodizing and PVD(Physical Vapor Desposition) method, ballistic tests were conducted. Thickness of surface membrane in A15052-H34, Al5082-Hl31, were $25{\mu}m$ and that of titanium $0.9{\mu}m$ respectively. Surface hardness test was conducted using micro Vicker's hardness tester. Resistance to penetration is determined by the protection ballistic limit(V50), a statistical velocity with $50\%$ probability for complete penetration. Fracture behaviors and ballistic tolerance, described by penetration modes, are observed from the results of V50 test and Projectile Through Plate(PTP) test at velocities greater than protection ballistic limit, respectively. Present experimental results derived from this research help to optimize laminate impact behavior by varing the laminate thickness and surface treated materials.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권2호
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• pp.167-180
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• 2022

A strategic structure when exposed to direct hit of conventional bomb/projectile are severely damaged because of large amounts of energy released by the impact and penetration of bomb. When massive concrete slabs suffer a direct hit, the energy released during impact and penetration process are able to easily break up large mass of concrete. When over stressed under such impact of bombs, the concrete structure fails showing brittle behavioural nature. This paper is intended to study and suggest the protective measures for structures used for strategic application by adopting a means to dissipate the large quantum of energy released. To quantitatively evaluate the force, displacement and energy in such scenario, a fine numerical model of the proposed layered structure of different combinations was built in ANSYS programme in which tri-nitrotoluene (TNT) explosive was detonated at penetration depth calculated for GP1000 Lbs bomb. The distinct blast mitigation effect of the proposed structure was demonstrated by adopting various layers/barriers created as protective measures for the strategic structure. The calculated result shows that the blast effect on the structure is potentially reduced due to provision of buster slab with sand cushioning provided as protective measure to the main structure. This concept of layered protective measures may be adopted for safeguarding strategic structures such as Domes, Tunnels and Underground Structures.