본 연구에서는 수소저장시설의 폭발에 대한 시설물의 안전성 평가를 위하여 수소 폭발에 의한 발생된 충격파의 효과와 그에 따른 구조물의 손상도 평가에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 수소저장시설의 폭발효과에 미치는 주요 설계변수로 수소저장시설의 부피(10~50,000 L), 잔존용량(SOC, 50% 및 100%) 및 초기 압력(50 MPa 및 100 MPa)을 고려하여 폭발 시나리오를 수립하였다. 수소폭발효과를 도출하기 위하여 수소의 기계적 에너지와 화학적 에너지를 고려한 TNT 등가량 산정방법을 활용하였다. 환산된 TNT 등가량에 대하여 기존 UFC 3-340-02의 Kingery-Bulmash 폭발하중 설계차트를 개선한 평가식을 적용하여 수소 폭발 모델을 제안하였다. 수소 폭발 모델은 거리별 압력과 충격량에 대하여 지난 수소 탱크의 폭발실험 결과와 비교하여 검증되었다. 검증된 수소폭발 모델을 활용하여 시나리오에 따른 변수해석을 수행하였으며 폭발 중심으로부터의 이격거리에 따른 압력과 충격량에 대한 설계차트를 제시하였다. 더욱이 이 압력과 충격량 설계차트와 압력-충격량(PI) 다이어그램을 활용하여 압력과 충격량의 수준에 따른 구조물의 미세손상, 주요부재손상 및 부분 붕괴의 3단계 손상도와 이격거리에 따른 설계차트를 제안하였다.
Generally, abrasive fluid jet polishing system has been used for polishing of complex shape or freeform surface which has steep local slopes. In the system, abrasive fluid jet is injected through a nozzle at high pressure; however, it is inevitable to lose its coherence as the jet exits a nozzle. This problem causes incorrect polishing results because of unstable and unpredictable workpiece material removal at the impact zone. In order to solve this problem, MR fluid jet polishing method has been developed using a mixture of abrasive and MR fluid which can maintain highly collimated and coherent jet by applied magnetic field. Thus, in this study, an injection nozzle and an electromagnetic module, most important parts in the MR polishing system, were designed and verified by magnetic field and flow analysis. As the results of experiments, it can be confirmed that stable fluid jets for polishing were generated since smooth W-shapes and uniform spot size were observed regardless of standoff distance changes.
A simulation program SIMULTSONIC is under development at CNDE to help determine and/or help optimize ultrasonic probe locations for inspection of complex components. SIMULTSONIC provides a ray-trace based assessment for immersion and contact modes of inspection. The code written in Visual C++ operating in Microsoft Windows environment provides an interactive user interface. In this paper, a description of the various features of SIMULTSONIC is given followed by examples illustrating the capability of SIMULTSONIC to deal with inspection of canonical objects such as pipes. In particular, the use of SIMULTSONIC in the inspection of very thin-walled pipes (with 450 urn wall thickness) is described. Ray trace based assessment was done using SIMULTSONIC to determine the standoff distance and the angle of oblique incidence for an immersion mode focused transducer. A 3-cycle Hanning window pulse was chosen for simulations. Experiments were carried out to validate the simulations. The A-scans and the associated B-Scan images obtained through simulations show good correlation with experimental results, both with the arrival time of the signal as well as with the signal amplitudes.
Lopez, Ana Beatriz;Assuncao, Eurico;Quintino, Luisa;Blackburn, Jonathan;Khan, Ali
Nuclear Engineering and Technology
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제49권4호
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pp.865-872
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2017
For more than 10 years, the laser process has been studied for dismantling work; however, relatively few research works have addressed the effect of high-power fiber laser cutting for thick sections. Since in the nuclear sector, a significant quantity of thick material is required to be cut, this study aims to improve the reliability of laser cutting for such work and indicates guidelines to optimize the cutting procedure, in particular, nozzle combinations (standoff distance and focus position), to minimize waste material. The results obtained show the performance levels that can be reached with 10 kW fiber lasers, using which it is possible to obtain narrower kerfs than those found in published results obtained with other lasers. Nonetheless, fiber lasers appear to show the same effects as those of $CO_2$ and ND:YAG lasers. Thus, the main factor that affects the kerf width is the focal position, which means that minimum laser spot diameters are advised for smaller kerf widths.
Recoverability and vulnerability of navy ships under underwater explosion are critical verification factors in the acquisition phase of navy ships. This paper aims to establish numerical analysis techniques for the underwater explosion of navy ships. Doubly Asymptotic Approach (DAA) Equation of Motion (EOM) of primary shock wave and secondary bubble pulse proposed by Geers-Hunter was introduced. Assuming a non-compressive fluid, reference solution of the DAA EOM of Geers-Hunter using Runge-Kutta method was derived for the secondary bubble pulse phase with an assumed charge conditions. Convergence analyses to determine fluid element size were performed, suggesting that the minimum fluid element size for underwater explosion analysis was 0.1 m. The spherical and cylindrical fluid domains were found to be appropriate for the underwater explosion analyses from the fluid domain shape study. Because the element size of 0.1 m was too small to be applied to the actual navy ships, a very slender beam with the square solid section was selected for the study of fluid domain existence effect. The two underwater explosion models with/without fluid domain provided very similar results in terms of the displacement and stress processes.
본 연구에서는 발파진동에 대한 콘크리트 배수관로 보호구의 내진성능을 비교하기 위해 일련의 FEM 수치해석을 수행하였다. 비교 대상은 본 연구에서 제안하는 두 종류의 ㅁ 형태의 보호구와 재래식의 ㄷ 형태의 보호구이다. 해석 과정에서는 폭원 이격거리와 지발당 장약량을 변화시키면서 세 종류의 보호구의 내진 저항을 비교하였다. 그 결과, 본 연구에서 제안하는 두 종류의 보호구가 진동저감 성능의 측면에서 재래식 보호구에 비해 더 우수한 것으로 나타났다.
Strategic structures are a potential target of the growing terrorist attacks, so their performance under explosion hazard has been paid attention by researchers in the last years. In this regard, the aim of this study is to evaluate the blast-resistance performance of lead-rubber bearing (LRB) base isolation system based on a probabilistic framework while uncertainties related to the charge weight and standoff distance have been taken into account. A sensitivity analysis is first performed to show the effect of explosion uncertainty on the response of base-isolated buildings. The blast fragility curve is then developed for three base-isolated steel moment-resisting buildings with different heights of 4, 8 and 12 stories. The results of sensitivity analysis show that although LRB has the capability of reducing the peak response of buildings under explosion hazard, this control system may lead to increase in the peak response of buildings under some explosion scenarios. This shows the high importance of probabilistic-based assessment of isolated structures under explosion hazard. The blast fragility analysis shows effective performance of LRB in mitigating the probability of failure of buildings. Therefore, LRB can be introduced as effective control system for the protection of buildings from explosion hazard regarding uncertainty effect.
3.6km 장대터널인 미시령터널의 시공기간 단축과 공사비 절감을 위해 터널 발파와 콘크리트 구조물 병행시공 평가 연구를 수행하였다. 이를 위해 기존에 제시된 양생중인 콘크리트 구조물에 대한 진동허용기준을 분석하여 본 현장에 적합한 기준을 제시하였고, 10여회의 발파계측을 통해 약 130점 이상의 계측자료를 획득하여 대상 현장에서의 진동추정식을 도출하였다. 그 결과 발파와 콘크리트 구조물 병행시공을 위한 안전한 작업 지침으로서, 발파시 지발당 최대 장약량에 따라 타설이 가능한 막장으로부터의 안전이격거리가 제시되었다. 이에 대한 실제 검증을 위해 터널내 4곳에 일정한 거리마다 콘크리트 블록을 타설한 후 지속적인 발파 진동을 밭게 한 후 28일 강도시험을 실시하였으며 제시된 지침의 타당성을 확인할 수 있었다.
액체 탄산의 단열팽창하여 얻은 드라이아이스 snow로부터의 펠렛제조기와 이들 펠렛을 이용한 표면 세정용 블래스팅 장치를 설계 제작하였다. 본 블래스팅 장치는 적은 압력과 적은 량의 공기로도 다양한 오염물질 녹, 기름때, 라커막, 페인트 제거에 강한 세정력을 얻을 수 있었다. 이 때 호퍼 용량은 12 kg이고, 펠렛 분사량은 0-1.2 kg/min 까지 조절이 가능하였다. 드라이아이스 펠렛의 impact는 한계 거리 안에서는 거리에 무관하며, 드라이아이스 분사의 impact stress, 각도 및 질량 속도에 의존하였다. 또한 블래스팅의 세정력은 impact와 대상 물질의 열적 성질 및 표면 조도에 의존하였으며, 유리, 구리, 황동, 강철, 아크릴 기판의 순서로 감소하였다. 그리고 세정 속도는 같은 기판에 붙은 오염물의 경도, 부착력에 의존하였으며 그리스, 에폭시, 페인트 순으로 감소하였다. 사용 중 소음도는 대략 85-100 dBA이었다.
Reinforced concrete (RC) columns are crucial in building structures and they are of higher vulnerability to terrorist threat than any other structural elements. Thus it is of great interest and necessity to achieve a comprehensive understanding of the possible responses of RC columns when exposed to high intensive blast loads. The primary objective of this study is to derive analytical formulas to assess vulnerability of RC columns using an advanced numerical modelling approach. This investigation is necessary as the effect of blast loads would be minimal to the RC structure if the explosive charge is located at the safe standoff distance from the main columns in the building and therefore minimizes the chance of disastrous collapse of the RC columns. In the current research, finite element model is developed for RC columns using LS-DYNA program that includes a comprehensive discussion of the material models, element formulation, boundary condition and loading methods. Numerical model is validated to aid in the study of RC column testing against the explosion field test results. Residual capacity of RC column is selected as damage criteria. Intensive investigations using Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) methodology are then implemented to evaluate the influence of scaled distance, column dimension, concrete and steel reinforcement properties and axial load index on the vulnerability of RC columns. The generated empirical formulae can be used by the designers to predict a damage degree of new column design when consider explosive loads. With an extensive knowledge on the vulnerability assessment of RC structures under blast explosion, advancement to the convention design of structural elements can be achieved to improve the column survivability, while reducing the lethality of explosive attack and in turn providing a safer environment for the public.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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