Design and Development of Tkinter-GUI for LS-DYNA Load Generator Program - Automated Thermal Load Generation

누브리 해리스(Haris Nubli),손정민(Sohn,JungMin) 한국해양디자인학회 2023 JMDR 해양디자인학연구 Vol.1 No.1

This paper presents a novel approach to address the challenge of efficiently generating thermal load inputs for LS-DYNA, a widely used for finite element analysis software. The manual entry of thermal load data for a large number of elements is quite time-consuming, it is indispensable to utilize an automated solution. To overcome this obstacle, a Python-based algorithm was used to generate thermal load data derived from computational fluid dynamics (CFD) analysis results. Given the disparity in node positions between the CFD software (Kameleom Fire Ex) and LS-DYNA models, a Random Forest regression model was employed to accurately transfer the thermal load data. The transferred thermal load data, consisting of Cartesian coordinate points (X, Y, Z) and temperature, was compiled into an LS-DYNA file (.k). Furthermore, a Tkinter-GUI was implemented to provide a user-friendly interface for the developed algorithms including the Random Forest and LS-DYNA load compiler algorithms. This enables users to easily transfer thermal loads from CFD to LS-DYNA facilitating the creation of input load profiles based on CSV (comma-separated values) files. The effectiveness of the proposed approach was demonstrated through extensive testing and evaluation.

LS-DYNA 발파 모델링에서 현장암반의 특성을 반영하기 위한 Hoek-Brown 파괴기준과 Holmquist-Johnson-Cook 콘크리트 재료모델의 접목

최병희 ( Byung-hee Choi ),선우춘 ( Choon Sunwoo ),정용복 ( Yong-bok Jung ) 대한화약발파공학회 2020 화약발파 Vol.38 No.3

본 논문에서는 Hoek-Brown (HB) 파괴기준을 Holmquist-Johnson-Cook (HJC) 콘크리트 재료모델에 접목시킴으로써 LS-DYNA 상에서 암반발파를 모델링할 때 현장암반의 고유한 특성이 잘 반영될 수 있도록 도모하였다. 이것은 많은 지질학적 불연속면을 포함하고 있는 현장암반이 지니고 있는 독특한 특징을 강조하기 위함이다. 두 모델의 접목은 HB 파괴기준으로 HJC 재료모델의 정적 강도 부분을 교체함으로써 이루어지며, 교체과정은 통계학적 곡선적합기법에 의해 수행된다. 본 논문에서는 접목의 과정이 상세하게 소개되며, 획득된 HJC 재료모델의 사용에 대한 실례도 제시된다. 제시된 수치계산은 현장의 석회암 암반의 단일공 발파에 대한 평면변형률 모델링으로서 LS-DYNA가 제공하는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법과 다중재료 라그랑주-오일러(MMALE) 정식화 기법을 조합하여 수행된다. In this paper the Hoek-Brown (HB) failure criterion is integrated into the Holmquist-Johnson-Cook (HJC) concrete material model to reflect the inherent characteristics of field rock masses in LS-DYNA blast modeling. This is intended to emphasize the distinctive characteristics of field rock masses that usually have many geological discontinuities. The replacement is made only for the static strength part of the HJC material model by using a statistical curve fitting technique, and its procedure is described in detail. An example is also given to illustrate the use of the obtained HJC material model. Computation is performed for a plane strain model of a single-hole blasting on a field limestone by using the combination of the fluid-structure interaction (FSI) technique and the multi-material arbitrary Lagrangian Eulerian (MMALE) method in LS-DYNA.

표류물의 충돌해석을 위한 LS-DYNA의 적용성 검토

황태건,김태윤,최선용,고찬현,이우동 (사)한국연안방재학회 2022 한국연안방재학회지 Vol.9 No.2

The characteristics of a secondary disaster are not well known with respect to the drift-impact by storm surge or tsunami. A numerical analysis for understanding the characteristics of a secondary disaster must be capable of simulating fluid dynamics as well as structural behaviors. In this sense, a fluid-structure interaction analysis is necessary with specialized numerical model such as LS-DYNA. In this study, we numerically simulated the breakaway-drift-impact process of a container due to break waves using LS-DYNA, and additionally examined the applicability of the model. Furthermore, we investigated the validity and effectiveness of an LS-DYNA analysis through the wave pressure comparison of measured values in a hydraulic experiment and the calculated values. In the analysis of drift-impact of a container due to dam-break waves, the drift velocity had a dominant effect, which is in line with previous experiments. In the collision analysis of drifting object due to storm surge/tsunami, the LS-DYNA simulation was proven as an appropriate numerical approach in this study.

LS-DYNA를 이용한 원자력발전소의 로드블록에 대한 차량 충돌 시뮬레이션

이승규,김동욱,이필승 한국전산구조공학회 2023 한국전산구조공학회논문집 Vol.36 No.2

본 논문에서는 LS-DYNA를 활용한 원자력발전소 설치 로드블록 차량 시뮬레이션 방법을 소개한다. 차량 강습 위협이 원자력 발전소의 설계기준위협으로 포함된 이후로 차량 강습을 대비하기 위한 차량 방벽(Anti-ram barrier)의 성능 평가 소요가 커지고 있다. 차량방벽은 일반적으로 충돌 실험을 통하여 성능을 인증 받는다. 하지만 국내에서는 차량 방벽에 대한 성능 시험 시설이 마련되어 있지 않아, 시뮬레이션을 통한 차량 방벽 성능 검증이 필요하다. LS-DYNA는 충돌 시뮬레이션에 특화되어 있으며, NCAC를 비롯한 여러 기관에서 충돌 시험과의 타당성 검증을 완료한 수치 모델을 배포하고 있다. 본 논문에서는 로드블록의 가장 핵심적인 차량 차단막 모듈의 FE 모델을 구축하여 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 계산된 결과는 NCHRP 179의 차량 안전 시설 충돌 시뮬레이션 검증 기준을 준용하여 검증하였다. 그 결과 모래시계 에너지(hourglass energy)가 총 에너지의 5%를 넘지 않고 내부 에너지의 10%를 넘지 않는 것을 확인하였으며, added mass가 1% 미만으로 기준인 10%를 넘지 않는 것을 확인하였다. 향후 FE 모델을 활용하여 물리적 방벽의 성능을 평가하여 데이터 베이스를 구축할 예정이다.

LS-DYNA 를 이용한 Spindle 의 동적 응력 해석

김정현(Jeong-Hyun Kim),이영신(Young-Shin Lee),이현승(Hyun-Seung Lee) (사)한국CDE학회 2011 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.1

The development of social productive industries that require exact rolling as the processor is important. The main components of hot rolling process were composed of the top spindle, end coupling, slipper metal, pin, they used for transmission of torque with heavy-duty load. The contact surface between end coupling and slipper metal was subjected to stress concentration, and life cycles of slipper metal were reduced. In this study, To consider the interference of contact surfaces was used a dynamic stress analysis. This study was performed by ADAMS and LS-DYNA.

LS-DYNA3D 및 ABAQUS/Explicit Code를 이용한 사용후 핵연료 운반용기의 자유낙하 충격특성연구

최영진,김승중,김용재,이재형,이영신,Choi, Young-Jin,Kim, Seung-Joong,Kim, Yong-Jae,Lee, Jae-Hyung,Lee, Young-Shin 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.1

방사선물질을 수송하기 위한 용기는 가상 사고조건에서도 안전해야만 한다. 운반용기 설계요구조건은 실험 및 유한요소 해석을 통해 구조적 건전성을 확보하여야 한다. 최근에는 실험보다 유한요소해석을 이용한 방법이 상대적으로 비용이 적기 때문에 주로 사용된다. 그러나 기계적인 반응이 복잡하기 때문에 프로그램을 적용하는 사용자의 방법에 의해 결과가 결정되고 해석하는 동안 여러가지 문제를 발생시킬 수 있다. 본 논문에서, 유한요소해석은 LS-DYNA3D와 ABAQUS/Explicit을 이용하여 운반용기의 9m 자유낙하충격실험에 대한 해석기술과 여러가지 손상을 갖는 경우를 발견하기 위해 연구하였다. 운반용기의 각각의 경우를 비교하고 사용후 핵연료 운반용기의 낙하 실험에 대해서 신뢰할 수 있는 비교적 간단한 해석 기술을 제안하였다. The package used to transport radioactive materials, which is called by the shipping cask, must be safe under normal and hypothetical accident conditions. These requirements for the cask design must be verified through test or finite element analysis. Since the cost for FE analysis is less than the one for test, the verification by FE analysis is mainly used. But due to the complexity of mechanical behaviors, the results depend on how users apply the codes and can cause severe errors during analysis. In this paper, finite element analysis is carried out for the 9 meters free drop condition of the hypothetical accident conditions using LS-DYNA3D and ABAQUS/Explicit. We have investigated the analyzing technique lot the free drop impact test of the cask and investigated several vulnerable cases. The analyzed results were compared with each other. We have suggested a reliable and relatively simple analysis technique for the drop test of spent nuclear fuel casks.

LS-DYNA를 이용한 SUV와 승용차의측면충돌 특성에 대한 연구

임종한 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.2

Since the sides of a vehicle are designed asymmetrically unlike its front or rear, the degree of deformation of the car body greatly differs depending on the site of collision if a broadside collision takes place. When elastic deformation and plastic deformation occur in the car body occur due to a collision, the kinetic energy is absorbed into the body, and the momentum decreases. Generally, an analysis of traffic accidents analyzes the vehicle's behavior after a collision by the law of momentum conservation and corrects the error of the amount of energy absorption due to the deformation of the car body, applying a restitution coefficient. This study interpreted a finite element vehicle model applying the structure of the car body and the material properties of each part with LS-DYNA, analyzed the result and drew the restitution coefficient and the depth of penetration according to the contact area of the vehicle in a broadside collision between an SUV and a passenger car. When the finally calculated restitution coefficient and depth of penetration were applied to the examples of the actual traffic accidents, there was an effect on the improvement of the error in the result. It was found that when the initial input value, drawn using the finite element analysis model, it had a higher reliability of the interpretation than that of the existing analysis techniques. 차량의 측면은 전면이나 후면과 다르게 비대칭으로 설계되어있기 때문에 측면충돌이 일어나는 경우 충돌부위에 따라 차체의 변형정도가 크게 달라진다. 충돌로 인하여 차체에 탄성 및 소성 변형이 일어날 때 운동에너지가 차체로 흡수되어 운동량이 감소하게 된다. 일반적으로 교통사고분석은 충돌 후 차량의 거동을 운동량 보존법칙으로 분석하며 차체의 변형에 따른 에너지 흡수량은 반발계수를 적용해 그 오차를 보정한다. 본 연구에서는 차체의 구조와 각 부품의 재료특성을 적용한 유한요소 차량모델을 LS-DYNA로 해석하였으며, 그 결과를 분석하여 SUV와 승용차의 측면충돌에서 차량의 접촉부위에 따른 반발계수와 충돌감지시간을 도출하였다. 최종적으로 산출된 반발계수와 충돌감지시간을 실제 교통사고 사례에 적용하였을 때 결과오차의 개선효과를 얻었다. 유한요소해석 모델을 이용하여 도출한 초기입력값을 적용했을 때 기존의 분석기법보다 해석의 신뢰도가 높다는 결과를 얻게 되었다.

LS-DYNA를 이용한 금속 및 암석 재료의 파괴인성시험 모델링

최병희 ( Byung-hee Choi ),류창하 ( Chang-ha Ryu ) 대한화약발파공학회 2017 화약발파 Vol.35 No.1

본 연구에서는 상용 해석코드인 LS-DYNA 상에서 선택된 금속과 암석을 대상으로 파괴인성시험 과정을 모델링하였다. 이 시험은 각봉의 3점 휨 시험을 토대로 한 것이다. 이 시험을 수행하는 데에는 비교적 긴 시간이 소요되므로 해석과정에서는 Newmark 법을 사용하는 묵시적 해석법을 채택하였다. 본 해석을 통해 얻은 응력확대계수의 값은 금속과 암석의 경우에 각기 73 MPa.m^0.5 과 0.3 MPa.m^0.5 이었다. 암석 재료모델의 파괴인성 값이 이렇게 작게 나타난 것은 작성된 재료모델이 암석의 특징적인 성질인 취성을 잘 표현하고 있다는 의미이다. In this study, two fracture toughness test procedures are modelled for selected metal and rock on LS-DYNA, which is a commercial finite element code. The tests are conducted by using the 3-point bend test procedure for rectangular bar specimen. Because it takes a relatively long time to conduct the test, the implicit solver based on the Newmark method is adopted for the analyses. The values of stress intensity factor obtained from the analyses are 73 and 0.3 MPa.m^0.5 for the metal and rock material, respectively. It can be thought that the resulting small value of the fracture toughness of the rock material model well represents the brittleness of rock material.

탈 부착식 교량 방호울타리의 3차원 유한요소 정적해석 및 안전성 평가

이상열(Lee, Sang-Youl) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.4

본 연구에서는 교량 통합 부대시설 모듈 구조 개발을 위하여 측면 탈?부착식 교량 방호울타리의 3차원 유한요소 해석 및 구조 안정성 평가를 수행하였다.LS-DYNA프로그램을 사용하여 연결 모듈의 격벽 간격 및 볼트 갯수 변화가 방호 울타리 구조의 변위 및 응력에 미치는 영향을 상세 분석하였다.본 연구에서는 LS-DYNA프로그램을 사용한 유한요소해석 은 콘크리트 바닥판에 삽입된 앵커볼트로 연결된 모듈 위에 설치된 방호울타리의 정적 거동과 구조 안전성을 분석하기 위하 여 확장되었다.수치해석은 6개의 매개변수에 대하여 방호울타리에 발생된 처짐 및 응력분포를 비교 분석하였으며 모두 구조 적으로 안전성을 확보하는 것으로 나타났다. This study carried out three-dimensional finite element analysis and structural safety evaluation of attachable roadside barriers. The effects of diaphragm distance and the number of bolts on displacements and maximum stresses for various parameters are studied using the LS-DYNA finite element program for this study. In this study, the existing finite element analysis of barriers using the LS-DYNA program is further extended to study static behaviors and structural safety of the barrier with module structures connected by anchor bolt inserted through concrete bridge decks. The numerical results for six parameters are verified by comparing different models with displacements and stress distribution occurred in the barrier and shows good structural performance.

복합재 튜브를 이용한 고속 열차의 에너지 흡수장치에 대한 실험 및 수치해석 연구

장홍규 ( Hong Kyu Jang ),신재환 ( Jae Hwan Shin ),손유나 ( Yu Na Shin ),김천곤 ( Chun Gon Kim ),( Cao Son Nguyen ) 한국복합재료학회 2011 Composites research Vol.24 No.1

본 논문에서는 복합재료 튜브를 이용한 고속 열차의 에너지 흡수장치에 대한 실험 및 수치 해석에 관한 연구를 수행하였다. 논문의 목적은 에너지 흡수장치에 대한 최적의 적층(lay-up) 형태를 알아내는 것으로, quasi static method를 이용한 네 가지 적층 형태에 대한 실험을 수행 하였다: [0/45/90/-45]4, [0]16, [0/90]8, [0/30/-30]5. 실험을 위해 초기 파괴 시작점을 생성하고, 일정 방향으로 진행되는 파괴를 만들기 위해 베벨 엣지(bevel edge)와 노치 엣지(notch edge)의 두 가지 트리거링 방법을 이용하였다. 저속 충돌실험 결과 [0/45/90/-45]4의 적층 형태가 다른 방법과 비교해서 가장 좋은 에너지 흡수 결과를 보여주었다. 수치해석을 위해 LS-DYNA 프로그램의 변수 분석(parametric analysis)을 통해 가장 적합한 복합재료의 quasi static 실험 시뮬레이션 방법 연구를 수행하였다. 움직이는 벽이 복합재 튜브에 저속 충돌하는 모델을 가정하여 해석을 수행하였으며, 실험값과 수치해석 결과의 비교를 통해 비슷한 경향을 보임을 확인 하였다. 특히 TFAIL과 mass scaling factor를 조절하며 수행하는 변수 분석은 LS-DYNA에서 복합재 튜브의 quasi static 실험을 시뮬레이션 하는 능력과 한계를 보여준다. This paper presents an experimental and numerical study on composite tubes for the energy absorber of the high-speed train. The purpose of the experimental study is to find out which lay-up is the best lay-up for the energy absorber. Four lay-ups were tested using quasi static method: [0/45/90/-45]4, [0]16, [0/90]8, [0/30/-30]5. Two triggering methods were used to create initial damage and guarantee the progressive collapse mode: bevel edge and notch edge. As a result, [0/45/90/-45]4 lay-up was find out the best lay-up among the laminates being tested. In the numerical study, a parametric analysis was done to find out the most proper way to simulate the quasi static test of a composite tube using LS-DYNA program. A single composite tube was modeled to be crashed by a moving wall. Comparison between simulation and experiment was done. Reasonable agreement between experiment and analysis was obtained. Dealing with parameter TFAIL and the mass scaling factor, this parametric study shows the ability and the limitation of LS-DYNA in modeling the quasi static test for the composite tube.