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실험식을 통한 고속 관통자의 지반 관통 깊이 예측에 대한 연구
장택진(Taek Jin Jang),김종봉(Jong-Bong Kim),김석봉(Seok Bong Kim),이창환(Chang-Whan Lee) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.5
관통자의 형상 설계에서는 관통자의 형상, 지질 특징에 따른 관통자의 투과 특성을 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 관통자의 투과 특성을 빠르고 정확하게 예측하고자 Young에 의해 제안된 실험식을 사용하였다. 이를 검증하기 위해 본 연구에 따른 해석 결과를 기존의 연구 결과와 비교하였다. 흙, 암석, 콘크리트 재료에 대해 속도, 침투 각도에 대한 침투 깊이에 대해 실험 결과와 해석 결과를 비교하여, 해석 모델의 유효성을 검증하였다. 그리고 관통자의 흙 지반 재료에 대해 관통 실험을 하였다. 실험 결과와 해석 결과에서 관통자의 침투 깊이와 잔류 속도를 비교하였다. 관통 실험에서, 투과후 속도 오차는 0.92%, 1.91%였고, 단층 침투 깊이 실험에서 오차는 9.31%와 4.62%였다. 이를 통해 실험실을 사용한 관통자의 투과 특성 분석 방법이 관통자의 거동을 정확하고, 효율적으로 예측할 수 있었음을 확인하였다. When designing projectiles, the prediction of the penetration depth is an important problem. In this paper, a fast penetration analysis method using an empirical equation suggested by Young is presented. The proposed method was validated by predicting the penetration depth for soil, rock, and concrete targets and comparing the results with the experimental data of previous works. The proposed method was verified by the comparison of the penetration depth and residual velocity values obtained in the experiment and the results of the empirical equation. The errors of the residual velocity were 0.92 % and 1.91 %, and for the penetration depth, they were 9.31 % and 4.62 %. The proposed method predicts the penetration behavior of the projectile accurately and efficiently.
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철근비 및 충돌속도가 RC 슬래브의 국부손상에 미치는 효과
최현(Choi Hyun),정철헌(Chung Chul Hun),유현경(Yoo Hyeon Kyeong),김상윤(Kim Sang Yun) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 A Vol.31 No.4A
RC 슬래브에 배근되는 철근비와 충격체의 충돌속도가 국부손상에 미치는 영향을 평가하기 위하여 일련의 충돌해석을 수행하였다. 해석결과, 철근비는 관입깊이 및 관통두께에 별 다른 영향을 미치지 않았으며, 후면 콘크리트의 탈락면적에는 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 충격체의 충돌속도가 증가할수록 철근콘크리트 슬래브의 국부손상 정도는 증가하는 경향을 보였다. 이상의 해석결과는 격납건물 및 구조물의 내충격설계시 유용한 지료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. To analysis the effect of reinforcement ratio and impact velocity on local damage, a series of impact analyses are performed to predict local effects. According to these results, the reinforcement ratio has no effect on the penetration depth and perforation thickness, but notable change to the scabbing area were observed. The higher the missile velocity becomes, the greater the degree of local damage to the reinforced concrete slabs is. Analysis results will be useful in the impact-resistance design of containment buildings and structures.
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향상된 콘크리트 동적거동 전산모사를 위한 수정된 RHT 콘크리트 모델 구성
신원준(Won Jun Shin),박휘산(Hwisan Park),한지훈(Jihoon Han) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
화약폭발이나 물체간 고속충돌과 같은 동적거동은 대변형을 유발하는 비선형성이 큰 문제이다. 이를 실험적으로 진행하기에는 비용과 시설 규모 등의 문제로 어려움이 따른다. 최근에는 전산역학의 발전으로 복합한 물리현상을 전산해석을 통해 평가할 수 있다. 콘크리트 재료의 동적거동을 거시적인 수준에서 표현할 수 있는 고급탄소성모델인 RHT 콘크리트 모델은 주로 방호벽이나 원자로 등의 구조물 폭발 및 충돌해석에 이용된다. 이러한 동적거동을 분석하기 위해서는 재료의 역학적인 거동을 수학식으로 표현할 수 있는 재료모델이 요구된다. 기존 연구들은 잔류강도의 과대평가로 인해 경화현상을 보이거나 변형률 속도에 따른 동적증가계수가 보수적으로 고려되어 동적인장강도가 낮게 평가되었다. 본 연구에서는 User-subroutine을 통해 개선된 모델을 바탕으로 잔류강도를 응력상태에 따라 조정할 수 있도록 매개변수를 추가하였고 변형률 속도에 의존하는 동적증가계수 수식을 수정하였다. 따라서 본 연구는 다양한 동적 하중 스케일에 따라 재료의 항복강도를 설정할 수 있도록 동적증가계수를 고려하고 이를 User-subroutine을 활용하여 수정된 수치모델을 제안한다. 제안된 모델의 검증을 위해 탄두 충돌 및 관통에 관한 두 가지 실험데이터에 대하여 전산 모사를 수행하였으며, 관통 깊이와 잔류속의 실험데이터와 비교분석을 통해 기존의 RHT 콘크리트 모델에 비하여 향상된 전산해석 결과를 확인하였다. Dynamic behavior, which related to gunpowder explosions or high-speed collision between objects, is a nonlinear problem that causes large deformations. It is difficult to conduct this experimentally due to problems such as costs and facility size. Recently, with the development of computational mechanics, it is possible to evaluate complex physical phenomena through numerical analysis. The RHT concrete model, an advanced elastoplastic model that can express the dynamic behavior of concrete materials at a macro level, is mainly used for explosion and collision analysis of structures such as protective walls and nuclear reactors. In order to analyze these dynamic phenomena, a constitutive model that can express the mechanical behavior of the material in a mathematical formula is required. Therefore, the modified model with User-subroutine added parameters to adjust residual strength according to stress states and modified the dynamic increase factor formula dependent on strain rate. Therefore, this study considers dynamic increase factors to establish the yield strength of materials according to various dynamic load scales and proposes a modified constitutive model by the implementation of User-subroutine. To verify the proposed model, numerical examples were performed on two experimental data related to warhead impact and perforation into concrete targets, and through comparative analysis with experimental data such as penetration depth and residual velocity, we confirmed improved results compared to the results of the original RHT concrete model.
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