• Geomechanics and Engineering
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• 제16권5호
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• pp.471-482
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• 2018

A flat-jointed bonded-particle model (BPM) has been proved to be an effective tool for simulating mechanical behaviours of intact rocks. However, the tedious and time-consuming calibration procedure imposes restrictions on its widespread application. In this study, a systematic approach is proposed for simplifying the calibration procedure. The initial relationships between the microscopic, constitutive parameters and macro-mechanical rock properties are firstly determined through dimensionless analysis. Then, sensitivity analyses and regression analyses are conducted to quantify the relationships, using results from numerical simulations. Finally, four examples are used to demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed systematic approach for the calibration procedure of BPMs.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.147-156
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• 2008

콘크리트의 일축압축실험에서 축하중이 발생함에 따라 새로운 균열이 발생하고 이 균열의 확장이 파괴의 주된 원인이 되는 경우가 대부분인데 이는 입자 결합 모델에서 입자간의 결합이 파괴되어 해석 대상체의 균열 모사와 유사하게 해석될 수 있어 콘크리트의 표준 공시체에 대하여 일축압축실험의 모사 가능성을 연구하였다. 그러나 입자 결합 모델은 해석 대상체를 입자간의 집합체로 모사하기 때문에 입자간의 결합을 결정하는 미시변수에 의해서 해석 대상의 거시물성이 변하게 되어 이들 변수간의 정량적인 관계를 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서 사용된 접촉 결합 모델에서는 총 8개의 미시변수가 있어 이들 변수와 일축압축실험결과 나오는 거시물성-탄성계수, 일축압축강도, 포아송비-와 콘크리트의 압축파괴거동에 관련이 있는 균열 개시 응력과 일축압축강도와의 비로서 5개의 거시물성에 대하여 부분배치법 및 회귀분석을 통하여 이들 간의 정량적인 관계를 도출하였고 그 결과 일축압축강도를 가정한 가상시료 및 조사 자료로부터 얻은 일축압축강도를 비교적 잘 모사할 수 있었다. 또한 해석을 수행한 공시체의 응력-변형률 곡선이나 응력 수준별 균열 발생의 빈도 및 파괴거동을 관찰한 결과 일반적인 콘크리트의 일축압축하중 하에서의 파괴거동과 상당부분 유사함을 보여 입자 결합 모델을 이용하여 콘크리트 공시체에 대한 일축압축실험을 잘 모사할 수 있다고 본다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.216-224
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• 2011

본 연구에서는 Class II 거동에 대해 입자결합모델을 이용하여 수치해석적인 방법으로 살펴보았으며, 횡방향 변형률 제어 압축시험을 수치해석적으로 모사할 수 있는 방법을 제시하였다. 수치해석에서 사용된 미시변수는 스웨덴 Aspo Hard Rock Laboratory에서 수행한 일축압축시험을 이용하여 결정하였다. 제시된 수치해석 기법을 이용해 Aspo 암석의 Class II 거동을 효과적으로 모사할 수 있었으며, 수치해석의 결과는 실험실 시험 결과와 잘 일치하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.470-479
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• 2013

수압파쇄는 암반에서 유체의 흐름을 촉진시키기 위한 방법으로 사용되며 지열개발, 세일가스의 개발 등 최근 에너지 분야에서 그 어느 때 보다 활발한 연구가 이루어지고 있다. 수압파쇄의 대상이 되는 암반은 등방성을 갖지 않는 경우가 대부분이며 일부 퇴적암층에서는 횡등방성 암반에서 수압파쇄가 이루어진다. 횡등방성 암반에서는 수압파쇄에서 발생하는 균열의 성장 방향이 반드시 최대주응력 방향과 일치하지 않으며 이방성 구조에 따라 변화하게 된다. 그러므로 이 연구에서는 입자결합모델을 이용하여 횡등방성 암석에서의 수압파쇄 특성을 고찰하고 분석하고자 하였다. 또한 실험실 규모의 수압파쇄 실험을 실시하여 수치해석 결과의 타당성을 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 가압되는 유체의 점도 및 층리면의 각도 그리고 이방성에 의한 영향으로 균열의 성장 및 균열 패턴에 큰 차이를 보였으며, 횡등방성 모델의 경우 전단균열에 의한 수압파쇄 균열의 성장이 우세한 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권1호
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• pp.669-676
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• 2018

The "pseudo-wedge" failure is a name for a complex instability occurring at the Sarcheshmeh open-pit mine (Iran). The pseudo-wedge failure contains both the rock bridge failure and sliding along pre-existing discontinuities. In this paper, a cross section of the failure area was first modeled using a bonded-particle method. The results indicated development of tensile cracks at the slope toe which explains the freedom of pseudo-wedge blocks to slide. Then, a three-dimensional discrete element method was used to perform a block analysis of the instability. The technique of shear strength reduction was used to calculate the factor of safety. Finally, the influence of geometrical characteristics of the mine wall on the pseudo-wedge failure was investigated. The safety factor significantly increases as the dip and dip direction of the wall decrease, and reaches an acceptable value with a 10-degree decrease of them.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제8권2호
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• pp.75-81
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• 2012

The strength of lumped cokes can be represented by some index numbers. Although some indexes are suggested, these indexes are not enough to enlighten fracture mechanism. To find essential mechanism, a computational way, discrete element method, is applied to the uniaxial compression test for cylindrical specimen. The cylindrical specimen is a kind of lumped particle mass with parallel bonding that will be broken when the normal stress and shear stress is over a critical value. It is revealed that the primary factors for cokes fracture are parallel spring constant, parallel bond strength, bonding radius and packing ratio the parallel bond strength and radius of the parallel combination the packing density. Especially, parallel spring constant is directly related with elastic constant and yield strength.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권3호
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• pp.379-386
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• 2018

The present study addresses the direct and indirect methods of determining the mode-I fracture toughness of concrete using experimental tests and particle flow code. The direct method used is compaction tensile test and the indirect methods are notched Brazilian disc test, semi-circular bend specimen test, and hollow center cracked disc. The experiments were carried out to determine which indirect method yields the fracture toughness closer to the one obtained by the direct method. In the numerical analysis, the PFC model was first calibrated with respect to the data obtained from the Brazilian laboratory test. The crack paths observed in the simulated tests were in reasonable accordance with experimental results. The discrete element simulations demonstrated that the macro fractures in the models are caused by microscopic tensile breakages on large numbers of bonded particles. The mode-I fracture toughness in the direct tensile test was smaller than the indirect testing results. The fracture toughness obtained from the SCB test was closer to the direct test results. Hence, the semi-circular bend test is recommended as a proper experiment for determination of mode-I fracture toughness of concrete in the absence of direct tests.

• 한국재료학회지
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• 제9권2호
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• pp.111-116
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• 1999

The microstructure of vitreous bonded abrasives, which are used as the essential materials in the precise grinding, was investigated theoretically using two particle model. In this paper, a general equation applicable for a case in which there is a gap between abrasive grits is suggested. As a result, it was known that both the volume ratio of grit to glassy bond(V\ulcorner/V\ulcorner) and porosity(V\ulcorner) are the function of $\alpha$(the ratio of distance between grit to diameter of grit) and $\theta$(the angle from the center of pore to that of grit). Because the value $\alpha$ and $\theta$ can be get easily by using these suggested equations, the microstructure could be explained quantitatively. Also the raised error with the increasing amount of bond was modified by the simple assumption. As a result, in that case, both V\ulcorner/V\ulcorner and V\ulcorner were known to be the function of $\alpha$ and $\theta$(the ratio diameter of pore to that of grit).

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.65-77
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• 2005

최근 도심지 고층 구조물의 수가 증가하면서 수명이 오래된 구조물에 대한 재건축 수요가 증가하고 있는 실정이다. 기존 구조물을 철거하는 방법에는 기계식 해체 공법과 발파 해체공법이 있으나 10여층 이상의 고층건물일 경우 발파해체공법을 사용하는 겅이 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 발파해체공법을 사용할 경우, 발파에 앞서 미리 그 붕괴거동을 예측하는 일은 안전한 발파를 위해서 뿐만 아니라 발파해체의 실패를 방지하기 위해서 필수적으로 요구된다. 과거의 연구에서 이차원 입자결합모델을 사용하여 구조물 해체과정을 모사한 사례가 있었지만, 실제 발파붕괴 거동을 적절히 모사하는 데는 많은 제약이 있었다. 본 연구에서는 개별요소법을 기반으로 입자결합모델을 사용한 상용 프로그램인 PFC3D를 사용하여 구조물의 3차원 해체발파를 모사하였다. 삼차원 해석에서는 해석 시간이 오래 걸리는 단점으로 인하여 현실에 가까운 모사를 완성할 수 없었지만 몇 가지 입력변수를 바꾸어가며 그들의 효과를 관찰하였다. 보다 현실에 가까운 결과를 얻기 위해서는 입력변수의 설정과 부재 특성의 모사에 보다 많은 노력이 필요할 것으로 보인다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권3호
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• pp.217-242
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• 2022

This paper proposes a novel time-domain homogenization model combining the viscoelastic constitutive law with Eshelby's inclusion theory-based micromechanics model to predict the mechanical behavior of the particle reinforced composite material. The proposed model is intuitive and straightforward capable of predicting composites' viscoelastic behavior in the time domain. The isotropization technique for non-uniform stress-strain fields and incremental Mori-Tanaka schemes for high volume fraction are adopted in this study. Effects of the imperfectly bonded interphase layer on the viscoelastic behavior on the dynamic mechanical behavior are also investigated. The proposed model is verified by the direct numerical simulation and DMA (dynamic mechanical analysis) experimental results. The proposed model is useful for multiscale analysis of viscoelastic composite materials, and it can also be extended to predict the nonlinear viscoelastic response of composite materials.