• 제목/요약/키워드: FDEM

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대형 노후 구조물의 최적 기계식 해체 공정을 위한 3D FDEM 기반 정적-동적 손상 순차 해석 기법 개발 (Development of a 3D FDEM-Based Static-Dynamic Sequential Damage Analysis Method for Optimal Mechanical Demolition Processes for Large-Scale Aging Structures)

  • 김경규;신찬휘;민경조;;장경필;송태협;조상호
    • 화약ㆍ발파
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    • 제42권3호
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    • pp.9-22
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    • 2024
  • 1980년대 급격한 도시화와 경제성장으로 인해 건설된 철근 콘크리트 구조물들이 노후화됨에 따라 해체 수요가 증가하고 있다. 특히 산업구조물과 같은 대규모 건축물에서는 기계식 해체공법과 발파 해체공법이 혼합된 방식이 활용되고 있다. 해체 수요의 증가에 따라 안전사고도 증가하고 있으며, 구조물 해체 시 안전성 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 드론과 LiDAR를 이용하여 실제 구조 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 해석 모델을 구축하였다. 해석기법은 유한요소해석법(Finite Element Method, FEM)과 이산요소해석법(Discrete Element Method, DEM)을 결합한 Combined Finite-Discrete Element Method(FDEM) 해석기법을 사용하여, 해체 단계별 동적 구조 해석을 수행하였다. 이 결과를 ELS 상용 소프트웨어와 비교⋅분석하여 적용 가능성을 검토하였다.

Modeling concrete fracturing using a hybrid finite-discrete element method

  • Elmo, Davide;Mitelman, Amichai
    • Computers and Concrete
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    • 제27권4호
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    • pp.297-304
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    • 2021
  • The hybrid Finite-Discrete Element (FDEM) approach combines aspects of both finite elements and discrete elements with fracture mechanics principles, and therefore it is well suited for realistic simulation of quasi-brittle materials. Notwithstanding, in the literature its application for the analysis of concrete is rather limited. In this paper, the proprietary FDEM code ELFEN is used to model concrete specimens under uniaxial compression and indirect tension (Brazilian tests) of different sizes. The results show that phenomena such as size effect and influence of strain-rate are captured using this modeling technique. In addition, a preliminary model of a slab subjected to dynamic shear punching due to progressive collapse is presented. The resulting fracturing pattern of the impacted slab is similar to observations from actual collapse.

Mechanical response of rockfills in a simulated true triaxial test: A combined FDEM study

  • Ma, Gang;Chang, Xiao-Lin;Zhou, Wei;Ng, Tang-Tat
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제7권3호
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    • pp.317-333
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    • 2014
  • The study of the mechanical behavior of rockfill materials under three-dimensional loading conditions is a current research focus area. This paper presents a microscale numerical study of rockfill deformation and strength characteristics using the Combined Finite-Discrete Element Method (FDEM). Two features unique to this study are the consideration of irregular particle shapes and particle crushability. A polydisperse assembly of irregular polyhedra was prepared to reproduce the mechanical behavior of rockfill materials subjected to axial compression at a constant mean stress for a range of intermediate principal stress ratios in the interval [0, 1]. The simulation results, including the stress-strain characteristics, relationship between principal strains, and principal deviator strains are discussed. The stress-dilatancy behavior is described using a linear dilatancy equation with its material constants varying with the intermediate principal stress ratio. The failure surface in the principal stress space and its traces in the deviatoric and meridian plane are also presented. The modified Lade-Duncan criterion most closely describes the stress points at failure.

R형 보강재로 보강된 복합적층 원통형패널의 최소중량화설계 (Minimum Weight Design of Stiffened Laminated Composite Cylindrical Panel with R Type Stiffener)

  • 원종진;이종선;홍석주
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2001년도 춘계학술대회 발표논문집
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    • pp.103-107
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    • 2001
  • This study is simulation about buckling behavior under axial compression which is cylindrical panel laminated USN125 and USN150 made by various winding angle. And also this study compare with linear and nonlinear FDEM theory, and FEM theory. To solve the objective function and the design variables, this study use the linear and nonlinear buckling theories or FDEM and nonlinear search optimum design method of ADS for minimum weight design on which stiffened laminated composite cylindrical panel with stiffener that R-type section.

하천수위에 의한 침수피해 평가 시스템 (Evaluation System of Flood Damages using Stream Stage)

  • 김종순;이영대;오국열
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.151-158
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    • 2009
  • 많은 사람들이 집중강우와 태풍으로 임한 침수로 고통 받고 있다. 비록 하천의 제방을 강화시키고 사람들의 생명과 재산을 보호하기 위하여 펌프장을 건설함에도 불구하고, 침수피해는 제어되지 않고 오히려 증가하고 있다. 미국에서는 재해를 사전에 예방하기 위해 강우자료 해석, 홍수위 계산, 홍수피해 규모를 통합시스템에서 수행 할 수 있는 CWMS 프로그램을 연구하고 있다. 그러나 이러한 프로그램을 바로 국내에 이용하기에는 하천수위, 홍수재해모의 등과 같은 데이터 구축 에 부족함이 많기 때문에 우리의 침수피해를 평가하기에는 많은 어려움이 있다. 그러므로 우리의 상황에 맞는 침수피해평가를 위한 체계적인 데이터 수집과 분석시스템이 필요한 실정이다. 이번 연구의 주된 목적은 침수재해로 부터 생명과 재산을 보호하기 위해 유용하게 사용할 수 있도록 체계적인 데이터 수집과 평가방법을 제안하는 것으로 강우로부터 홍수 피해를 평가할 수 있도록 기존 모형과 많은 인자가 고려된 침수피해 평가시스템(Flood Damage Evaluation Model; K-FDEM)을 제안하였다.

Seismic resistance of dry stone arches under in-plane seismic loading

  • Balic, Ivan;Zivaljic, Nikolina;Smoljanovic, Hrvoje;Trogrlic, Boris
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제58권2호
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    • pp.243-257
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    • 2016
  • The aim of this study is to investigate the seismic resistance of dry stone arches under in-plane seismic loading. For that purpose, several numerical analyses were performed using the combined finite-discrete element method (FDEM). Twelve types of arches with different ratios of a rise at the mid-span to the span, different thicknesses of stone blocks and different numbers of stone blocks in the arch were subjected to an incremental dynamic analysis based on excitation from three real horizontal and vertical ground motions. The minimum value of the failure peak ground acceleration that caused the collapse of the arch was adopted as a measure of the seismic resistance. In this study, the collapse mechanisms of each type of stone arch, as well as the influence of the geometry of stone blocks and stone arches on the seismic resistance of structures were observed. The conclusions obtained on the basis of the performed numerical analyses can be used as guidelines for the design of dry stone arches.

분산 전개법에 의한 주파수-시간 영역 변환 (Frequency-to-time Transformation by a Diffusion Expansion Method)

  • 조인기;김래영;고광범;유영준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제17권3호
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    • pp.129-136
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    • 2014
  • 전자 탐사는 신호원의 파형에 따라 주파수 영역과 시간 영역법으로 나누어진다. 주파수 영역과 시간 영역은 수학적으로 Fourier 변환 관계에 있으므로, 주파수 영역 자료를 Fourier 변환하여 시간 영역 자료를 얻어낼 수 있다. 즉, 시간 영역 전자 탐사의 모델링 자료는 주파수 영역에서 수행한 모델링 자료의 적절한 변환을 통해 얻어질 수 있다. 따라서 주파수-시간 영역 변환은 전자 탐사에서 매우 중요한 부분이다. 분산 전개법(DEM)은 신속하고 효과적인 주파수-시간 영역 변환 기법 중의 하나이다. 분산 전개법에서는 전자기장은 분산 함수와 분산 시간의 급수로 전개하며, 분산 시간은 주어진 주파수 자료에 의해 결정된다. 특히 적정 분산 시간의 설정은 분산 전개법의 정확성을 결정하는 주요 요소이다. 이 연구에서는 급수 전개에 의해 얻어진 주파수 영역 자료의 오차를 최소화하는 방법을 사용하여 적정 분산 시간의 설정 방법을 개발하였다. 반무한 공간 및 2층 구조 모델에 대하여 이 방법을 적용한 결과, 분산 전개법은 상당히 넓은 시간 대역에서 정확한 결과를 나타냄을 확인하였다.

산업용 연돌 발파해체에서 붕괴거동에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Analysis of Collapse Behavior in Industrial Stack Explosive Demolition)

  • 전푸른;민경조;;박훈;석철기;송태협;장경필;조상호
    • 화약ㆍ발파
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    • 제41권3호
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    • pp.62-72
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    • 2023
  • 1970년대 산업화에 따른 플랜트 구조물이 노후화됨에 따라 구조적 기능을 상실해 발파 해체 공법을 활용한 해체 철거 수요가 증가하고 있다. 발파 해체공법은 기계식 해체공법에 비해 해체 공기가 짧아 환경공해 발생 노출 시간을 최소화할 수 있지만 잘못된 발파 설계 및 시공 계획에 따른 붕괴거동의 실패는 안전성에 매우 큰 위험을 유발한다. 따라서 붕괴거동 모사를 통해 최적의 발파 해체 조건과 이에 따른 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Finite element method (FEM)와 Discrete element method (DEM)의 장점을 활용해 구축된 3-D Combined finite discrete element method (FDEM) 코드 기반 3-D DFPA 를 적용해 (구)서천화력발전소의 연돌 구조물에 대한 해체 모사를 수행하였으며 실제 구조물의 연돌 구조물 발파해체의 붕괴거동과 비교 분석하였다. 수치 모사 결과, 실제 구조물과 붕괴 거동 및 붕괴 완료 시간이 동일하게 나타났다. 또한, 발파구간 개구부 상부에 위치한 후드부의 크기가 연돌의 붕괴거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 후드부의 면적을 조정하여 해체 모사를 수행하고 균열 발생 양상 및 z-방향 변위 곡선을 통해 비교 분석하였다. 분석 결과, 후드부의 면적이 증가함에 따라 하중을 지지하는 면적이 줄어들고 그에 따른 균열 발생 증가 및 전도 시간 감소를 확인하였다.

Experimental and numerical analysis of the global behaviour of the 1:9 scale model of the Old Bridge in Mostar

  • Kustura, Mladen;Smoljanovic, Hrvoje;Nikolic, Zeljana;Krstevska, Lidija
    • Coupled systems mechanics
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    • 제10권1호
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    • pp.1-19
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    • 2021
  • Composite nature of the masonry structures in general causes complex and non-linear behaviour, especially in intense vibration conditions. The presence of different types and forms of structural elements and different materials is a major problem for the analysis of these type of structures. For this reason, the analysis of the behaviour of masonry structures requires a combination of experimental tests and non-linear mathematical modelling. The famous UNESCO Heritage Old Bridge in Mostar was selected as an example for the analysis of the global behaviour of reinforced stone arch masonry bridges. As part of the experimental research, a model of the Old Bridge was constructed in a scale of 1:9 and tested on a shaking table platform for different levels of seismic excitation. Non-linear mathematical modelling was performed using a combined finite-discrete element method (FDEM), including the effect of connection elements. The paper presents the horizontal displacement of the top of the arch and the failure mechanism of the Old Bridge model for the experimental and the numerical phase, as well as the comparison of the results. This research provided a clearer insight into the global behaviour of stone arch masonry structures reinforced with steel clamps and steel dowels, which is significant for the structures classified as world cultural heritage.