• 기계저널
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• 제50권4호
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• pp.42-45
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• 2010

초속 수 킬로미터에 달하는 탄자 충돌 해석과 같은 고속 충돌 문제는 매우 짧은 작용시간, 지배적인 과도 응답 상태, 관성효과의 중요성 등을 특징으로 들 수 있다. 이 글에서는 고속 충돌 해석을 위한 삼각형/사면체 요소를 적용한 operator-splitting 유한 요소 해석 기술에 대해 소개하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.121.2-121.2
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• 2005

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.527-532
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• 2009

고속충돌 파괴현상에 대한 병렬계산기법을 다루었다. 특히 세라믹 재료는 다른 연성 금속 재료와 달리 강성이 크고 가볍기 때문에 충돌 방호 구조물로 활용이 되고 있다. 재료의 고속 관통 문제의 경우 매우 짧은 시간에 대변형이 일어나며, 세라믹 재료의 깨지는 특성 때문에 실험적으로 이를 분석하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 세라믹 파괴현상을 수치적으로 모사하기 위해 절점분리기법을(node separation scheme) 적용하였다. 절점분리기법의 제약으로는 재료의 파괴가 발생함에 따라 새로운 절점이 생기게 되고, 이로 인해 지속적으로 계산 시간이 늘어난다는 사실이다. 해석 시간을 단축하기 위해 MPI(Message Passing Interface)를 이용한 병렬화를 수행하였다. 고속충돌 문제의 특이사항으로 시간에 따라 각각의 프로세서에 할당된 영역의 계산량이 비균일 해지며, 이로 인한 병렬 성능의 저하가 발생한다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 동적영역할당기법을 적용하였다. 고속충돌 문제 해석을 통하여 적용된 기법의 정확성 및 병렬 성능에 대해 기술하였다.

• Composites Research
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• 제25권6호
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• pp.191-197
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• 2012

본 연구에서는 수치적 시뮬레이션을 통해 탄소/에폭시 복합재 적층판의 고속충돌 관통 거동을 연구하였다. 해석은 상용유한요소 해석프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 해석을 수행하였고, 적층판 및 구형 강철 충격체 모두 3차원 요소로 모델링 하였다. 해석에는 적층순서가 $[45/0/-45/90]_{ns}$인 16 및 24장으로 된 복합재 적층판을 고려하였으며 충격체의 초기속도는 140-250 m/s 범위의 값을 사용하였다. 해석결과 예측된 잔류속도는 실험값과 비교적 잘 일치하였다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.120-126
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• 2019

고성능 직물은 방탄, 방검 등의 개인 보호구뿐만 아니라, 우주보호시스템, 차량방탄 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한 고성능 직물의 성능향상을 위한 다양한 종류의 연구가 진행되었고, 동시에 많은 해석 방법들이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 고속 및 초고속 충돌, 충격 현상 등에 특화된 상용해석 프로그램인 Autodyn을 사용하여 국산 고성능 직물인 Heracron의 고속 충돌 현상을 최초로 모사하였다. Heracron 직물에 사용된 입력 물성치별 민감도를 확인하는 해석을 수행하였다. 시험의 검증을 위해 2단 경 가스건을 사용하여 직물 1, 3, 5장의 시편을 약 200-500 m/s의 알루미늄 구체의 충돌시켜 전 후 속도를 측정하였다. Autodyn 프로그램을 이용하여 Heracron 직물의 고속 충돌 현상을 성공적으로 구현하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.95-99
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• 2004

본 연구에서는 충돌문제에 있어서 비교적 높은 활용도를 지니고 있는 범용 유한요소해석코드 LS-DYNA3D를 사용해 판부재에 충돌체가 충돌하는 경우, 내충돌성을 평가하였다. 속도가 41.56m／s-118.9m／s로 비교적 고속인 충돌문제부터 속도가 544.05m／s-800m／s인 초고속 충돌문제까지 시리즈 해석을 하였다. 이를 통해 판부재에 다양한 속도의 충돌체가 충돌하는 경우에 있어 피충돌체의 관통 유무를 평가할 수 있는 경험식을 구하고자 한다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.18-23
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• 2009

비선형 동적해석 유한요소 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 속 파편모의탄 충돌에 의한 Kevlar29/Phenolic 복합재 평판의 파손특성을 해석하였다. 적층판과 충격체는 고체요소를 사용하여 이상화하였고, 복합재 층과 층 사이 파손 해석을 위해서는 타이드 브레이크(tied-brake)요소를 사용하였다. 충격체와 복합재 적층판은 면-대-면 소멸 접촉 알고리즘을 사용하였다. 충격체에 의한 파손과 충격체의 관통을 모사하기 위해 응력이 일정한 파손기준식을 만족하면 해당되는 요소의 해당층은 제거된다. 해석 결과는 기존의 시험 결과와의 비교를 통해 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권5호
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• pp.457-467
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• 2016

본 연구에서는 입자완화 유체동역학기법을 이용하여 고속충돌에 의해 생성된 파편 및 파편운의 분산거동을 고찰하였다. 충격구와 표적판은 모두 알루미늄 소재를 대상으로 하였으며 해석을 통해 예측한 파편운의 장축 및 단축의 길이와 참고문헌의 실험값을 비교하여 기법의 타당성을 검증하였다. 검증된 SPH 기법을 기반으로 1.5~4 km/s의 속도 범위에서 고속충돌 및 파괴 해석을 수행하였으며 이에 따른 파편의 분산 거동을 운동에너지 관점에서 평가하였다. 표적판 뒤에 배치된 관측판상에 분포된 파편의 최대 분산반경은 충돌속도가 증가함에 따라 증가하였다. 충돌시 발생하는 파편의 분산 거동을 바탕으로 손상범위 예측을 위한 경험식을 도출하였고, 파편 운동에너지의 95 %는 최대분산반경의 50 % 이내에 집중됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1065-1075
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• 2017

본 연구는 고속충돌에 따른 파괴로 인하여 발생한 파편들의 분산거동을 예측하기 위해 고속충돌 실험과 함께 재료거동 모델링 및 수치해석을 수행하였다. 알루미늄 합금과 강철로 각각 구성된 2종류의 위협체 및 표적판에 대해 충돌실험을 수행하였으며 위협체는 약 1 km/s의 속력으로 표적판과 충돌하고, 이 충돌로 인하여 발생한 파편은 알루미늄 합금 관측판에 손상을 유발시키게 하였다. 사용된 소재의 차이에 의해 파편의 분산거동이 상이하였으며 이에 따라 관측판에 형성된 파편의 분산 반경 또한 다름을 확인하였다. 수치해석은 실험과 동일한 조건하에서 수행되었으며 파편으로 인한 파괴 및 손상을 모사하기 위하여 입자완화 유체동역학(smoothed particle hydrodynamics, SPH)기법과 유한요소(finite element, FE) 연계 기법을 적용하였다. 실험 측정된 결과와 해석값을 비교분석한 바, 표적판의 관통부 지름과 관측판상의 파편 분산반경은 5 % 이내의 오차로 잘 일치하였다. 아울러 강철 위협체와 강철 표적판이 충돌한 경우 가장 큰 분산반경을 보임에 따라 타 경우에 비해 가장 위협적임을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.264-270
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• 2009

선진국 국립연구소에서만 개발하여 적용중인 hydrocode 또는 wavecode를 최근에 국내에서 C++언어로 ExLO를 개발하였다. 3차원 FEM을 적용한 본 코드의 가장 두드러진 특징은 Lagrangian/ALE/Eulerian solver 들을 모두 한 프레임에 내포하고 있어 적용범위에 따라 즉 변형양상에 따라 선택적인 해석 solver의 적용이 가능하다는 것이다. 즉 문제에 따른 (변형의 양상에 따른) 최적의 시뮬레이션 해석 solver 적용할 수 있다. 본 논문에서는 ExLO를 이용하여 고속 물체의 충돌, 파편의 구조물 관통해석 및 대기 중 Air-blast 충격파 전파해석, 물속에서의 수중폭발 충격파 생성 및 전파해석 등의 예제를 소개하고 그 신뢰성을 확인해 보고자 한다. 대체로 군사적인 적용이 많으나 차츰 민간분야의 다양한 방재현상 시뮬레이션에 적용이 가능할 것이다.