• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.119-128
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• 1999

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권3호
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• pp.22-29
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• 1997

본 논문에서는 균열이 존재하는 구조부재에 충격이나 폭발하중이 가해진 경우 동적응력확대계수를 구하는 방법들은 논의하고 특히 코오스틱 실험법 및 수치적으로 코오스틱 곡선을 구하여 동적응력확대계수를 구하는 과정을 자세히 설명하였다. 폭발 및 충격에 의한 구조물의 파괴해석은 이와 같은 하중을 받는 압력용기, 빌딩, 초고속선, 해군 함정 등의 파괴강도설계 및 안전성 평가에 핵심기술로 대두되고 있으며 또한 우주항공산업, 고속전철, 암반역학 등의 여러 분야에서 중요한 의미를 갖는다. 따라서 앞으로도 균열진전 및 정지조건, 탄소성 동적파괴해석 및 재료의 충격거동 등에 대한 연구들이 계속되어져야 할 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.14-18
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• 2010

우주 구조물을 위협하는 여러 요소들 중 MMOD(MicroMeteoroid and Orbital Debris)는 약 8~70km/s의 속도로 우주 구조물과 충돌하여 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해로부터 우주 구조물을 보호하기 위해서 현재 다양한 위플 쉴드가 연구, 적용되고 있다. 위플 쉴드에는 알루미늄이 주로 사용되고 있지만, 복합재료의 시용도 증가하고 있어 본 연구에서는 알루미늄과 복합 재료의 초고속 충돌 특성을 유한 요소 해석을 통해 비교하였다. 충격체는 직경 5.5mm인 알루미늄 2017-T4의 구를 사용하였고, 알루미늄 평판은 6061-T6, CFRP 평판은 T300/5208을 사용하였다. 충격체의 초기 충돌 속도는 1km/s이다. 충돌 후 충격체의 운동에너지는 알루미늄 평판의 경우 약 64J 감소하였고, CFRP 평판의 경우 약 63J 감소하였다. 비슷한 충돌 에너지 흡수 정도를 보이고 있지만, 밀도를 비교해 보았을 때 CFRP가 약 1.7배 가볍기 때문에 방탄 특성이 더 좋다고 할 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.171-172
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• 2007

초고속용사법(HVOF)은 우수한 강도와 높은 경도를 가지는 치밀한 후막형성이 가능하고 피로특성 및 열충격에 대한 저항성이 양호하여 종래에 사용되어 오던 전기도금등을 통한 표면처리 방법을 대체시키고 있다. 항공기엔진의 주요부품, 초고속 air bearing spindle등의 내구성향상을 위한 WC계 분말을 이용한 표면처리의 공정을 다구찌실험계획법을 이용해 최적조건을 선정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.929-935
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• 2013

본 논문은 사각 보강 패널에 사용되는 모자형 보강재의 크기 최적화에 대한 결과를 제시하였다. 보강 패널은 1500 ~ 2500 m/s 의 속도를 가지는 발사체와 충돌한다. 모자형 보강재의 크기를 결정하기 위해서 크기 최적화가 수행되었다. 크기 최적화를 수행하기 위해서는 3 개의 함수들로 구성되어 있다. 이 함수들은 목적함수, 제한함수 그리고 설계 함수로 이루어져 있다. 목적 함수는 보강 패널의 1 차 고유 진동수의 최대화가 되도록 하는 것이다. 제함 함수는 보강재의 부피가 사각 패널 부피의 10 % 이내가 되도록 하는 것이며, 설계 변수로는 모자형 보강재의 치수가 된다. 최적화된 모자형 보강재를 이용하한 보강 패널을 사용하여 초고속 충돌에 대한 시뮬레이션을 수행하였으며, 최적화된 보강재에 대해서 속도와 운동 에너지 변화에 대한 결과를 얻었다. 보강 패널의 충돌 저감을 평가하기 위해서 발사체의 운동 에너지와 속도를 무차원화 계산을 수행하여 비교 분석 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권10호
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• pp.1738-1747
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• 2003

Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), a pure Lagrangian numerical method, is applied to analysis of penetration phenomenon of bumper plate which is installed outside of spacecraft hull to protect the spacecraft against hypervelocity meteorite impact. Effects of SPH parameters, such as artificial viscosities, smoothing lengths, numbers of particles and time increments, are analysed by comparing the SPH simulation results with experimental ones with regard to subsequent formation of debris cloud. An optimum range of parameter values is determined by error analysis and various SPH numerical results are compared with experiments.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.118-131
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• 1995

수중폭발을 받게 되는 해군 함정이나 충격하중을 받게 되는 초고속선의 구조에 대한 내충격 파손해석을 거시해석(global or macro analysis)과 미시해석(fine or micro analysis)의 두 단계로 나누어 수행하였다. 거시해석은 이중근사기법(DAA : Doubly Asymptotic Approximation)을 이용하였다. 심한 충격하중을 받는 구조는 주로 세 가지 파괴모드를 나타내는데 이는 충격후기에 주로 나타나는 동소성좌굴(Dynamic plastic buckling)에 기인하는 소성대변형과 충격초기에 주로 나타나는 인장 파괴(Tensile tearing failure)와 횡전단파괴(Transverse shear failure)가 있다. 본 논문의 미시해석에서는 잠수구조의 종보강재에 충격압력이 가해진 경우에 대하여 응력파(stress wave)의 파급과 이 응력파와 균열과의 상호작용에 의한 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산함으로써 인장 파괴모드(Tensile tearing failure mode)해석을 수행하였다. 특히, 동적응력강도계수 $K_I(t)$의 계산에 있어서 실험적 방법으로 널리 사용되는 shadow optical method of caustic로부터 개발된 numerical caustic method를 사용하였다. 본 논문의 충격파손해석 수치 예로서 해석모델을 완전잠수주상체로 잡고 거시해석을 수행한 후 이로부터 구한 충격압력을 입력자료로 하여 종보강재에 대하여 미시해석을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제24권3호
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• pp.31-38
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• 2011

본 연구에서는 우주 파편들과의 초고속 충돌로부터 우주 구조물을 보호하기 위한 새로운 하이브리드 복합재료 쉴드가 제안되었다. 제안된 쉴드의 유한요소 모델을 구성하고, 에너지 흡수율을 예측하기 위해서 유한 요소 해석을 수행하였다. 최종모델의 해석에 앞서 각 구성 요소인 알루미늄 판, PMMA 판 그리고 중간층인 직물 섬유의 해석이 먼저 수행되었으며, 각 요소의 유한요소 모델의 타당성이 검증되었다. 해석에 사용된 재료 물성은 고 변형률 속도에서의 재료 물성들을 예측하여 사용하였으며, 해석 결과 개별 요소의 에너지 흡수율이 직물섬유를 제외하고는 잘 맞음을 확인하였다. 이후 하이브리드 복합재료 쉴드의 유한 요소 모델을 구성하였고, 직물섬유의 구속 조건을 고정과 비 구속의 두 가지로 나누어 해석을 수행하여 비교하였다. 이를 통해서 비구속 삽입된 섬유를 이용한 하이브리드 쉴드가 섬유 풀아웃 현상이 잘 구현되었고, 이로 인해 에너지 흡수율이 향상 될 수 있음을 최종 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.761-768
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• 2013

새로운 탄두 기술은 탄도 미사일 적재로부터 높은 파괴성능을 얻기 위해 설계 및 개발 되어왔다. 주로 발사체 또는 관통자를 포함하는 중앙 탄두 코어의 설계와 관련된 많은 연구가 있다. 분명히, 소형 폭탄 또는 자탄 적재 유형 구성은 많은 충격을 요구하기 때문에 하나의 발사체로부터 살상에 매우 취약하다. 이러한 요구사항을 바탕으로 최적의 직격요격체 구성은 모든 자탄을 직격할 수 있는 최소 질량과 상대 속도를 가져야 한다. 관통자 형상과 크기의 설계는 직접적으로 탄두의 공간과 중량에 관련되어 있다. 관통자의 형상, 크기, L/D, 재료 그리고 폭발팩의 구간 내부에 삽입되는 방식은 성공적인 관통자 설계 완성에 중요하다. AUTODYN-3D code 가 관통자의 관통특성을 연구하기 위해 사용되었다. 수치해석의 목적은 초기속도, 관통자의 L/D 및 형상과 같은 다양한 초기 조건 아래 초고속 충격에 의해 생성되는 관통자의 관통특성을 확인하는 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권8호
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• pp.619-626
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• 2017

마하수 6 조건에서 반구 모델에 대해 자세각의 변화에 따른 항력계수를 연구하였다. 충격파 터널에서 실험이 진행되었으며 지지대 유동 간섭을 최소화하기 위해 자유낙하 기법을 사용하였다. 자유낙하하는 반구 모델의 자세와 항력계수를 측정하기 위해 계단식 모듈과 전자석을 이용한 자유낙하 기법을 구축하였고 초고속 카메라를 통한 shadowgraph 기법을 사용하였다.