• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.1-9
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• 2013

본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. $2100{\times}2100{\times}250$ mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.232-237
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• 2007

The deformation of polymers under high loading-rate conditions will be a governing factor to be considered in their impact-resistant applications such as protective shields and transparent armor. In this paper, the deformation and fracture behaviors of polymeric materials such as PE, PC and PEEK have been investigated by Taylor Impact tests. Taylor cylinder impact tests and high speed photography are introduced to examine the deformation behavior under dynamic loading condition. 20 mm air gun was used to perform the impact experiments. Cylindrical projectiles have been impacted onto a hardened steel anvil at a velocity ranging from 100 to $350\;ms^{-1}.$ Along the barrel line, a photo-sensor which measures the speed of the projectile, four digital cameras which has shutter speed of 1/917,000sec and a rigid anvil were set up. After impact experiments, the shapes of projectiles and images taken using high speed cameras were analysed. Depending on materials adopted, they showed a variety in deformation and fracture behaviors.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권7호
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• pp.1759-1772
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• 1994

In this study, we re-examined the Tate's modified Bernoulli equation to study penetration phenomena for long rod projectile into single or multi-layered finite thickness plates. We used the force equlibrium equation at mushroomed nose/target interface instead of conventional pressure equation at the stagnation point. In our penetration model, we considered the velocity dependent $R_t$ value for semi-infinite target and considered only the back face effect for finite target. To compensate for $R_t$ value according to target's thickness and back face effect, we used the spherical cavity expansion theory for semi-infinite plate and used the cylindrical cavity expansion theory for finite plate. Also we developed the experimental technique using make screen to measure the penetration duration time at each layered plate. In 3-layered laminated RHA/mild steel/ A1 7039 plate, we observed that spall had occured around the back face of A1 7039 plate by the stress wave interaction. Through the comparison between theoretical and experimental data including Lambert's results, we conform that our study has good confidences.

• Advances in Computational Design
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• 제1권2호
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• pp.139-154
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• 2016

The usage of sandwich structure is extensively increasing in lightweight protective structures due to its low density and other useful properties. Sandwich panels made of metal sheets with unfilled cellular cores are found to exhibit lower deflections by comparing to an equivalent monolithic plate of same metal and similar mass per unit density. However, the process of localized impact on solid structures involving plastic deformation, high strain rates, temperature effect, material erosion, etc. does not hold effectively as that of monolithic plate. In present work, the applications of the sandwich plate with corrugated core have been extended to develop optimized lightweight armour using foam as medium of its core by explicit finite element analysis (FEA). The mechanisms of hardened steel projectile penetration of aluminum corrugated sandwich panels filled with foams have been numerically investigated by finite element analysis (FEA). A comparative study is done for the triangular corrugated sandwich plate filled with polymeric foam and metallic foam with different densities in order to achieve the optimum penetration resistance to ballistic impact. Corrugated sandwich plates filled with metallic foams are found to be superior when compared to the polymeric one. The optimized results are then compared with that of equivalent solid and unfilled cores structure to observe the effectiveness of foam-filled corrugated sandwich plate which provides an effective resistance to ballistic response. The novel structure can be the alternative to solid aluminum plate in the applications of light weight protection system.

• 한국재료학회지
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• 제27권7호
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• pp.359-363
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• 2017

The resistance of metallic materials to ballistic penetration generally depends on a number of parameters related to projectile, impact, and armor plate. Recently, armor materials have been required to have various properties such as hardness, strength, and impact toughness in order to maintain an excellent ballistic resistance even after impact. In the present study, the influence of tempering on the microstructure and mechanical properties of an ARMOX 500T armor steel plate was investigated and then compared with those of S45C and SCM440 steels. As the tempering temperature increased, the hardness and strength gradually decreased, whereas the ductility and impact toughness clearly increased because the hardness, tensile, and impact properties were affected by the microstructural evolution and precipitation occurring during tempering. On the other hand, temper embrittlement appeared at tempering temperatures of 300 to $400^{\circ}C$ for the impact specimens tested at low temperature.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권6호
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• pp.715-726
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• 2023

본 연구에서는 수소 충전소와 같은 폭발 가능성을 가진 구조물들의 안전 설계 방안으로 방호패널이 희생 부재로 설치되어 구조물의 직접적인 피해를 최소화하고 회복 탄력성을 가질 수 있어야 한다고 제시하였다. 이를 위해 비상체의 고속 충돌 상황에서 방호 패널이 구조물과 밀착 또는 이격 설치되었을 때 구조물이 받는 영향을 정량적으로 평가하는데 실험의 초점을 맞추고 있다. 실험 설계는 우수한 재현성을 위해 기존에 주로 사용한 콘크리트 구조부재 대신 강판을 사용하며, 철판 배면의 변형 차이를 통해 구조부재의 충격을 비교·분석하였다. 또한, 방호 부재의 이격재로 사용한 탄성체의 물성 변화와 방호부재 및 탄성체에 따른 충격파 전달 시간의 차이가 구조부재에 미치는 영향을 조사하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.953-960
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• 2013

본 논문의 목적은 수직 또는 경사각에 대한 분절형 관통자의 관통특성을 규명하는 것이다. 분절형 관통자의 기하형상비(L/D)는 각 1.0, 0.5, 0.25 이다. 적용된 충격속도와 경사각도는 각 1.5, 2.0, 2.5 km/s 그리고 $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ 이다. AUTODYN-3D code 가 분절형 관통자의 관통성능을 연구하기 위해 사용되었다. 결과는 강판에 대한 분절형 관통자의 관통성능이 해당 연속적 관통자보다 분명하게 높은 특성을 나타냈다. 2.0 km/s 의 충격 속도와 L/D 가 1 일 때, 분절형 관통자의 뛰어난 관통성능을 관찰 할 수 있다. 이 경우 분절형 관통자의 관통성능은 해당 연속적인 관통자보다 7 % 높았다. 이러한 경향은 표적체와 발사체 사이의 상호작용 때문이다. 상호작용의 정도는 표적체와 발사체의 상대속도와 입사각도, 분절형 관통자의 개수에 의존하고 있다. 따라서, 분절형 관통자의 관통 성능은 충격속도의 증가, 관통자의 개수 및 관통길이를 통해서 높일 수 있음이 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.487-495
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• 2012

고속의 탄을 방호하기 위해 전통적으로 알루미늄 합금, RHA(Rolled Homogeneous Armour) 강과 같이 인장 및 압축 강도가 큰 금속이 주로 방탄재료로 사용되었다. 이런 전통적인 방탄재료는 우수한 방탄성능을 가지는 반면, 면 밀도가 커서 방탄 장갑의 무게를 증가시키는 요인이 된다. 때문에 작은 면 밀도를 가질 뿐만 아니라 큰 비강도를 가지는 마그네슘합금이 전통적인 방탄재료의 대체제로 평가받고 있다. 하지만 전통적인 방탄재료에 비해 마그네슘합금의 공간 효율이 떨어져 장갑의 두께 혹은 부피를 증가시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 마그네슘합금의 공간 효율의 개선을 위해 마그네슘합금 단일물질이 아닌 세라믹(Ceramic), 마그네슘합금(Mg alloy), 케블라(Kevlar)를 순서대로 적층한 하이브리드 장갑모델을 선정하였고, 9mm FMJ(Full Metal Jarket) 탄 위협에 대한 방탄해석을 통해 하이브리드 장갑이 방탄성능 척도인 면밀도를 감소시킬 뿐만 아니라 공간효율도 개선시킴을 보였다.

• 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.