• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.119-125
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• 2018

입자기반 전산유체역학 기법은 유체역학에서의 라그란지안 접근법에 기반을 두고 있다. 입자기반 방식은 입자 각각이 물리량을 가지고 움직이며 이러한 입자의 움직임을 추적하는 방식으로 유체의 거동을 구현할 수 있다. 이러한 방식은 격렬한 움직임에 의한 자유표면 혹은 경계면의 운동 재현에 우수성이 있으나 연속체역학을 위반할 수 있다는 문제점 역시 포함하고 있다. 이를 반대로 말하자면 특별한 조치를 취하지 않는 경우에는 연속체가 아닌 물질에 대한 구현이 매우 쉽게 가능하다는 것이기도 하다. 이에 따라, 기존의 유체에서 사용되는 입자기반 전산해석방식을 지배방정식 단계에서부터 고체입자형으로 변형이 가능하다는 것을 알 수있다. 본 연구에서는 입자기반 전산해석방식을 고체입자에 알맞은 형태로 변환하였다. 변환을 위해 유체에서 사용되는 점성항을 제거하고 대신 마찰항을 추가하였다. 본 연구에서 개발된 고체입자형 전산해석 프로그램을 이용하여 고체입자의 붕괴를 구현하였으며 이를 유체입자 붕괴와의 비교를 통해 입증하였다. 또한 유체입자가 가질 수 없는 고체입자만의 특성인 안식각을 구현하여 고체입자를 위한 입자기반 전산해석 프로그램을 완성하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권1호
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• pp.68-75
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• 2015

암반에는 단층 절리 층리 균열 편리 벽개 등 불연속면이 포함되어 있다. 따라서, 불연속면을 포함한 암반의 역학적 거동은 연속체와는 다르게 불연속면의 역학적 거동에 좌우된다. 본 연구에서는 불연속면을 고려한 암반의 안정변형해석기법을 제안하고, 암반 붕괴재난현장에 적용했다. 암반 불연속면을 고려하여 평사투영법에 의한 안정해석과 개별절리요소를 포함한 유한요소법에 의한 변형해석 프로그램을 개발하여, 실제 암반 붕괴 재난현장 지역에서의 해석결과와 비교 및 검토를 하였다. 암반 현장에 적용하여 결과를 비교 검토함으로써, 암반의 파괴 거동 해석에 있어서 개발한 불연속면을 고려한 암반의 안정변형해석법의 적용성에 대한 검증을 하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제2권2호
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• pp.8-15
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• 2004

With all the recent progresses in computer hardware and software technology, the animation of fluids in real-time is still among the most challenging issues of computer graphics. The fluid animation is carried out in two steps - the physical simulation of fluids immediately followed by the visual rendering. The physical simulation is usually accomplished by numerical methods utilizing the particle dynamics equations as well as the fluid mechanics based on the Navier-Stokes equations. Particle dynamics method is usually fast in calculation, but the resulting fluid motion is conditionally unrealistic. The methods using Navier-Stokes equation, on the contrary, yield lifelike fluid motion when properly conditioned, yet the complexity of calculation restrains this method from being used in real-time applications. This article presents a rapid fluid animation method by using the continuum-based fluid mechanics and the enhanced particle dynamics equations. For real-time rendering, pre-integrated volume rendering technique was employed. The proposed method can create realistic fluid effects that can interact with the viewer in action, to be used in computer games, performances, installation arts, virtual reality and many similar multimedia applications.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.393-399
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• 2013

본 논문은 그래핀의 모드 I 균열 진전에 대한 분자동역학 해석과 수치보조장을 사용하는 영역 투영 방법의 역문제 해석 방법을 결합하여 균열 선단 응집 법칙을 평가하는 효율적인 방법을 제시하고 있다. 그래핀의 균열 선단 응집 법칙을 결정하는 것은 균열 선단에서 멀리 떨어진 영역의 변위를 사용하여 균열 면에서 미지의 응집 트랙션과 열림 변위를 구하는 역문제를 해석해야 하는데 상호 J-적분과 M-적분의 경로 보존성과 효율적인 수치보조장을 사용하는 방법을 적용하였다. 분자동역학 해석에서 원자 변위를 유한요소 절점 변위로 이동최소자승법을 사용하여 근사하였으며 안정적인 역문제 해석을 통하여 원자 단위의 거동을 연속체 해석으로 연결시킬 수 있는 새로운 방법을 보여주었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.400-425
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2019 프로젝트 Task B의 연구결과와 현황을 소개하였다. Task B의 주제는 'Fault slip modelling'으로 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성(미끄러짐, 전단파괴)과 수리역학적 거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 1단계 연구는 참가팀들이 연구주제에 대해 숙지하고, 벤치마크 모델을 대상으로 단층의 투수특성과 역학적 거동의 상호작용을 모사할 수 있는 해석코드를 개발할 수 있도록 하는 준비 단계의 연구이다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 사용하여 물 주입으로 인한 단층의 수리역학적 연계거동을 모사하였다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 두 가지 수리간극모델에 대하여 수리역학적 커플링 관계식을 수치화하였으며, 연속체 요소(수리모델)와 인터페이스 요소(역학모델)의 거동을 연계할 수 있는 해석기법을 제시하였다. 또한, 단층의 역학적 변형(간극의 변화)으로 인한 수리물성 변화와 기하학적 변화(해석 메쉬의 변형)를 수리해석에 반영할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 다양한 압력의 물을 단계적으로 주입하고 이로 인해 유도되는 단층의 탄성거동 및 전단파괴(미끄러짐)에 대해 살펴보았으며, 수리간극의 변화 양상과 원인, 압력 분포와 주입율의 관계 등을 면밀히 검토하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 미끄러짐 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 지질공학
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• 제4권1호
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• pp.1-12
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• 1994

일반적으로 암반에는 크고작은 크랙들이 많이 분포하고있다. 이들 크랙들은 그 암반의 역학적 거동에 크게 영향을 미친다는 것은 알려진 사실이다. 본 연구에서는 암반의 역학적 거동에 미치는 크랙의 기하학적 영향과 그 크랙에 집중하는 응력의 크기가 해석되었다. 이를 위해, 모델실험으로서 여러 크랙셀을 가지는 모르타르 공시체를 제작하였으며, 이들 공시체을 가지고 일축압축실험을 실시하였다. 실험도중 크랙의 발생과 지전을 직접 그리고 연속적으로 관찰하기위해 비데이시스템이 설치되었다. 또한 응력-변형 곡선 역시 퍼스날 컴퓨터에의해 기록되었다. 이들의 수치해석은 유한요소법과 균질화 이론에 의해 해석되었다.이들 해석친느 암반중에 분포하는 크랙의 진전 메카니즘과 역학성을 정량적으로 잘 설명해준다.

• 지질공학
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• 제4권2호
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• pp.139-151
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• 1994

암반은 서로 다른 입자 및 미소크랙과 같은 미소구조의 개별요소로 구성되어 있다. 이러한 미소구조에 대한 연구는 대심도 지하공간개발과 관련된 지질공학 및 토목공학분야등에 있어서의 관심이 증대되고 있다. 따라서, 단순한 연속체역학에 의한 접근보다는 구성입자들에 대한 역학적성질 및 개별구조요소등이 고려되어야 할 것이다. 그러나, 단순한 유크리드 공간에서 아들 구조를 표현하기는 매우 어렵다. 그래서 Mandelbrot에 의해 자연에 있어서 규칙성이 거의 없는 물체를 정량적으로 표현하기위한 Fractal이론이 개발되었다. 본 연구에는, 크랙의 진전과 응력의 관계를 평가하기위해 미소구조의 기하학적 성질이 Fractal차원에 의해 계산되었다. 암반의 역학적 성질을 평가함에 있어 그 구조의 복잡성을 Fractal이론에 의해 단순화 및 수치화시켜 균질화이론에 적용시키므로서 그 평가를 보다 용이하고 효과적으로 할 수 있다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.251-259
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• 2018

본 논문에서는 섬유강화복합재의 멀티스케일 해석을 위해 필요한 대규모/소규모 통계적 체적요소 모델을 개발하였다. 미시영역모델의 크기효과를 최소화하기 위해서 섬유를 최대한 포함한 거대모델을 구성하였다. 이를 위해 국부 영역의 요소 절단법을 이용하여 전체 유한요소 크기에 상관없이 신속한 격자 섬유/기지의 모델링이 가능한 요소생성기를 구성하였다. 이를 통해 대규모 통계 체적 모델을 도출하여 체적모델의 크기에 따른 국부하중 공유의 차이를 고찰하고, 섬유방향의 연속체손상역학모델을 BSVEs 모델 해석으로부터 도출 하였다. BSVEs 모델을 보편적인 RVE모델과 비교 검증하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.9-18
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• 2009

This paper presents the state of the art of computational structures technology(CST) and comparison of two computational mechanics - CST and CFD, to the CFD engineers. Classical mechanics is based on the five classical axioms which describe the motion and behaviors of the continuum materials like solid structures and fluids. Computational structures technology uses the finite element method to solve the governing equation, whereas finite volume method is generally used in CFD. A few famous commercial structural analysis programs and DIAMOND/IPSAP will be introduced. DIAMOND/IPSAP is the efficient parallel structural analysis package developed by our research team. DIAMOND/IPSAP shows the better performance than the commercial structural analysis software not only in the parallel computing environments but also in a single computer.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권6호
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• pp.931-937
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• 2008

The rail/wheel rolling contact affects the microstructure in the surface layer of rail. Recently. continuum damage mechanics allows us to describe the microprocesses involved during the straining of materials and structures at the macroscale. Elastic and plastic strains. the corresponding hardening effects are generally accepted to be represented by global continuum variables. The purpose of continuum damage mechanics is to introduce the possibility of describing the coupling effects between damage processes and the stress-strain behavior of materials. In this study. the continuum damage mechanics caused by elastic deformation was briefly introduced and applied to the fatigue damage of the rails under the condition of cyclic loading. The material parameter for damage analysis was first determined so that it could reproduce the life span under the compressive loading in the vicinity of fatigue limit. Some numerical studies have been conducted to show the validity of the present computational mechanics analysis.