• 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.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권6호
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• pp.164-171
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• 2008

A modified generalized particle algorithm, MGPA, was suggested to improve the computational efficiency of standard SPH method in numerical analysis of high speed impact behavior. This method uses a numerical failure mechanism than material failure models to describe the target penetration. MGPA algorithm was more effective to describe the impact phenomena and new boundaries produced during the calculation process were well recognized and treated in the target penetration problem of a bullet. When bullet perforation problems were analyzed by this method, MGPA algorithm calculation gives the stable numerical solution and stress oscillation or particle penetration phenomena were not shown. The error range in ballistic velocity limit is less than $2{\sim}13%$ for various target thickness.

• 천문학회지
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• 제29권spc1호
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• pp.161-163
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• 1996

We have studied the response of molecular clouds in the Galactic disk to a rotating bar by conducting Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) simulations for the Galaxy in order to understand the dynamical structures of the Galactic Center (GC) molecular clouds, and their implications. In our study it was found that the structures of GC molecular clouds could be induced by the combined effects of rotating bar potential, the hydrodynamic collisions and gravitational miss collisions between the clouds.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권1호
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• pp.31-39
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• 2023

Sloshing of the fluid having a free surface produces an impact force on a tank wall subjected to external excitation. This paper investigates the effect of cylindrical structures in a rectangular sloshing tank under translational harmonic excitations. By varying the number of installed cylinders in the tank, the characteristics of the free-surface deformation is experimentally observed, and the peak pressure on the tank wall is extracted by threshold values. To predict the peak pressure, the numerical simulation is also conducted using smoothed particle hydrodynamics (SPH), and the peak values are compared with the experimental results. Furthermore, pressure and velocity fields in the tank and free-surface shape are analyzed at the moment of impact.

• 한국수학사학회지
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• 제18권4호
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• pp.49-66
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• 2005

유한요소법(Finite Element Methods)은 지난 수십 년 동안 다양한 공학문제를 해석하는 주요 수치해석기법으로서, 지속적으로 연구$\cdot$개발되어 오늘에 이르고 있다. 그러나, 유한요소법은 계산을 위하여 요소망을 구성해야 하고 일부의 문제에 대하여서는 요소망을 재구성하는 등 특별한 처리기법과 계산의 소요가 필요하다. 이와같은 단점을 극복하기 위하여 무요소법(Meshfree Methods)이라 불리우는 일단의 수치해석 기법들이 고안되었다. 무요소법은 요소를 사용하지 않고 절점(node)만을 이용하여 함수를 근사하는 수치해석기법이다. 본 논문에서는 무요소법이 고안된 배경과 그 연산구조를 소개하고 무요소법의 대표적인 방법들인 Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)방법, 무요소 갤러킨 방법(Meshfree Galerkin Methods) 그리고 무요소 선점법(Meshfree Point Collocation Methods)의 기본 개념과 이들 수치해석기법의 방법론을 알아본다. 그리고 이들 방법의 장단점과 그 적용 예를 통하여 무요소 계산법의 유효함을 보인다.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권1호
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• pp.189-196
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• 2004

A modified generalized particle algorithm, MGPA, was suggested to improve the calculation efficiency of standard SPH Method in numerical analysis of high speed impact behavior. MGPA had a new weight function to reduce computation time. The efficiency of this method was proven through calculation for the sample problems of one dimensional rod impact problem and two dimensional plate impact problem. The MGPA method reduced the calculation error and stress oscillation near the boundaries. The validity of this approach was shown by the comparison with ABAQUS results in two dimensional plate impact problem.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권5호
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• pp.1101-1111
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• 2018

This study aims to present accurate soil modeling and validation of a single roadside guardrail post as well as a single concrete pile installed near cut slopes or compacted sloping embankment. The conventional Winkler's elastic spring model and p-y curve approach for horizontal ground cannot directly be applied to sloping ground where ultimate soil resistance is significantly dependent on ground inclination. In this study, both grid-based 3-D FE model and particle-based SPH (smoothed particle hydrodynamics) model available in LS-DYNA have been adopted to predict the static behavior of a laterally loaded guardrail post. The SPH model has potential to eliminate any artificial soil stiffness due to the deterioration of the node-connected Lagrangian soil mesh. For this purpose, this study comprises two parts. Firstly, only 3-D FE modeling has been tested to show the numerical validity for a single concrete pile in sloping ground using Mohr-Coulomb material. However, this material option cannot be implemented for SPH elements. Nevertheless, Mohr-Coulomb model has been used since this material model requires six input soil data that can be obtained from the comparative papers in literatures. Secondly, this work is extended to compute the lateral resistance of a guardrail post located near the slope using the hybrid approach that combines Lagrange FE elements and SPH elements by the suitable node-merging option provided by LS-DYNA. For this analysis, the FHWA soil material developed for application to road-base soils has been used and also allows the application of SPH element.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권2호
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• pp.299-314
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• 2015

Submersed rock-berm structures are frequently used for protection of underwater lifelines such as pipelines and power cables. During the service life, the rock-berm structure can experience several accidental loads such as anchor collision. The consequences can be severe with a certain level of frequency; hence, the structural responses should be carefully understood for implementing a proper structural health monitoring method. However, no study has been made to quantify the structural responses because it is hard to deal with the individual behavior of each rock. Therefore, this study presents a collision analysis of the submersed rock-berm structure using a finite element software package by facilitating the smoothed-particle hydrodynamics (SPH) method. The analysis results were compared with those obtained from the Lagrange method. Moreover, two types of anchors (stock anchor and stockless anchor), three collision points and two different drop velocities (terminal velocity of each anchor and 5 m/s) were selected to investigate the changes in the responses. Finally, the effect of these parameters (analysis method, anchor type, collision point and drop velocity) on the analysis results was studied. Accordingly, the effectiveness of the SPH method is verified, a safe rock-berm height (over 1 m) is proposed, and a gauge point (0.5 m above the seabed) is suggested for a structural health monitoring implementation.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.829-838
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• 2022

본 연구에서는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 충돌 각도를 고려한 초고속 충돌(Hypervelocity impact) 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 비선형 구조 동역학 전산 해석 프로그램인 LS-DYNA의 완화 입자 유동법(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)을 사용하여 초고속 충돌 현상을 묘사하였으며, 금속 재료의 비선형 거동을 구현하기 위하여 Mie-Grüneisen의 상태 방정식과 Johnson-Cook의 재료 모델을 사용하였다. 구, 정육면체, 원기둥 및 원뿔 형상의 다양한 형상의 우주 물체를 이용하였으며, 우주 구조물은 알루미늄 평판(200 mm×200 mm×2 mm)으로 모델링되었다. 우주 물체가 우주 구조물 대비 4.119 km/s의 상대 속도로 충돌하는 시뮬레이션을 수행하여 동일 질량을 갖는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 0°, 30° 및 45°의 충돌 각도를 고려하였을 시 초고속 충돌에 의하여 발생되는 파편운(debris cloud) 형상을 분석하였다. 동일한 운동 에너지를 갖는 우주 물체는 형상의 차이로 인해 모두 다른 파편운이 형성되었다. 더불어 충돌 각도의 증가에 따라 파편운의 크기가 줄어드는 경향을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제67차 동계학술대회논문집 31권1호
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• pp.385-387
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• 2023

본 논문에서는 물감의 유체성, 확산성, 흡착성, 흡수성 및 응고성과 같은 물감의 물리적 특성을 활용하여 사실적인 페인트 시뮬레이션할 수 있는 입자 기반 프레임워크를 제안한다. 현실에서는 물감이 흐르고, 확산하는 것뿐만 아니라 흡착하거나 시간에 지남에 따라 응고되는 현상을 쉽게 관찰할 수 있다. 본 논문에서는 이런 현상을 사실적으로 표현하기 위하여 SPH(Smoothed-particle hydrodynamics) 방식을 시뮬레이션 하였으며 Isotropic kernel이 아닌 Anisotropic kernel을 사용하여 확산 과정을 표현하는 방식을 소개한다. 우리의 방법은 Fick's law를 바탕으로 물질 전달 방식을 이용한 확산 과정을 표현하였으며, 시간이 지남에 따라 굳어가는 응고성, 그리고 Van der waals 힘을 기반으로 한 흡착 과정을 동시적으로 표현하여 사실적인 페인트를 구현하였다.