• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권9호
• /
• pp.3068-3084
• /
• 2021

Investigations of large commercial aircraft impact effect on nuclear power plant (NPP) buildings have been drawing extensive attentions, particularly after the 9/11 event, and this paper aims to experimentally assess the damage and vibrations of NPP buildings subjected to aircraft crash. In present Part I, two shots of reduce-scaled model test of aircraft impacting on NPP building were carried out. Firstly, the 1:15 aircraft model (weighs 135 kg) and RC NPP model (weighs about 70 t) are designed and prepared. Then, based on the large rocket sled loading test platform, the aircraft models were accelerated to impact perpendicularly on the two sides of NPP model, i.e., containment and auxiliary buildings, with a velocity of about 170 m/s. The strain-time histories of rebars within the impact area and acceleration-time histories of each floor of NPP model are derived from the pre-arranged twenty-one strain gauges and twenty tri-axial accelerometers, and the whole impact processes were recorded by three high-speed cameras. The local penetration and perforation failure modes occurred respectively in the collision scenarios of containment and auxiliary buildings, and some suggestions for the NPP design are given. The maximum acceleration in the 1:15 scaled tests is 1785.73 g, and thus the corresponding maximum resultant acceleration in a prototype impact might be about 119 g, which poses a potential threat to the nuclear equipment. Furthermore, it was found that the nonlinear decrease of vibrations along the height was well reflected by the variations of both the maximum resultant vibrations and Cumulative Absolute Velocity (CAV). The present experimental work on the damage and dynamic responses of NPP structure under aircraft impact is firstly presented, which could provide a benchmark basis for further safety assessments of prototype NPP structure as well as inner systems and components against aircraft crash.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권10호
• /
• pp.13-25
• /
• 2021

트라우즐 연주시험은 화약의 발파성능을 검증하기 위해서 널리 사용되는 시험방법 중 하나이다. 위력이 검증된 폭약을 연주블록의 발파공에 장약 및 전색하여 폭발시킨 후 발파공의 체적변화를 통해 화약의 위력 또는 전색효과 등을 측정하는 방법이라 할 수 있다. 본 연구에서는 발파 시 전색물에 따른 전색효과를 서로 비교하기 위하여 트라우즐 연주시험 및 3차원 고속카메라를 이용한 이미지영상상관기법을 도입하여 발파실험을 수행하였다. 실험에 사용된 폭약은 산업용 에멀젼 폭약을 적용하였고, 전색재료는 모래 및 잔골재를 사용하였다. 트라우즐 연주시험 및 수치해석을 통한 비교에서 표준사보다 잔골재 전색의 경우가 연주블록의 확장이 크게 나타났으며, 3D-DIC 시스템에서도 잔골재 전색의 경우가 모래전색보다 직경변화와 표면변형률 모두 높은 수치를 보였다.

• 한국포장학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.89-94
• /
• 2019

Among the many packaging materials used in cushion packaging, there is a lack of optimum design for the tray cup pad used in fruit packaging for export and domestic distribution. It causes over-packaging due to excessive material input, and this could be solved by applying various parameters needed to optimize the design of the tray cup pad considering the packaging material and the quantity of fruits in the box. In the case of a tray cup for fruits, the economic efficiency of material and thickness should be considered. Therefore, it is possible to design a tray cup pad depending on the packaging material used by applying appropriate design parameters. The static and dynamic characteristics of the materials used for packaging of pears were analyzed by using the FEM (finite element Method) simulation technique to derive the optimal design parameters. And by applying the appropriate design parameters considering the quantity of fruit and distribution environment, it is possible to design an appropriate fruit tray cup pad. In this study, as a result of simulating the contact stresses between the fruit and the tray cup for the PP, PE, and PS materials used in the fruit tray cup, the material with the lowest contact stress was PP and the value was found to be 398 Pa. The contact displacement between fruit and tray cup using this material was about 0.0463 mm, which was the lowest value compared with other materials. Also the resonance frequency band of tray cup made of PP material was below 36.81 Hz, and the strain energy was below 12.20 J. The resonant frequency band of the pear is more than 80 Hz and it could be applied to all the tray cup materials as compared with the resonance band of 38.81 Hz or less which is the resonance band of all tray cup pads for packaging. Finally, PP is the most suitable material for the tray cup pad.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.535-546
• /
• 2011

본 연구에서는 다양한 명시적 호장법을 사용하여 공간프레임의 반강접 탄소성 후좌굴 해석을 수행하였다. 이를 위해 이전 연구를 발전시켜 다양한 명시적 알고리즘의 호장법과 명시적, 묵시적 해석법에 동시에 적용 가능한 반강접 탄소성 공간프레임요소를 제안하였다. 다양한 명시적 호장법은 예측단계와 수렴단계에 명시적 해석법인 동적이완법을 적용한 것을 의미한다. 따라서 명시적 호장법에는 명시적(예측단계)-명시적(예측단계) 호장법, 명시적(예측단계)-묵시적(수렴단계) 호장법, 묵시적(예측단계)-명시적(수렴단계) 호장법으로 구분된다. 또한 명시적 호장법에 적용 가능하도록 수정된 반강접 탄소성 공간프레임요소는 오일러리안 유한변형이론에 의해 강체회전변형을 고려하였기 때문에 대변위가 발생하는 기하학적 비선형 문제에 적용될 수 있고, 완전 탄소성 소성힌지 알고리즘에 의한 재료적 비선형성을 고려하였으며, 부재내부에 정적 응축된 회전 및 축방향 성분의 선형 스프링에 의해 접합부 반강접 특성을 반영하였다. 제안된 해석법을 이용하여 검증예제를 수행함으로써 본 연구에서 제안된 다양한 명시적 호장법 및 공간프레임요소의 정확성을 검증한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.235-246
• /
• 2003

국내의 경우 이 등(1994)의 연구를 시작으로 국지 현장별로 타입말뚝의 지지력 증가효과에 대한 사례연구들이 있었다. 그러나 충분한 시험자료를 바탕으로 한 지지력 증가효과에 대한 전반적인 검토는 아직 미흡한 실정이고, 또한 지지력 증가효과에 지반조건 및 말뚝의 형상이 미치는 영향에 대해서는 아직 보고 된 바 없다. 타입말뚝의 지지력 증가효과를 실무적으로 이용하기 위해서는 현장에서 실구조물에 적용된 말뚝에 대한 시험자료의 분석을 실시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 말뚝기초의 설계 및 향후 사질토에서의 지지력 증가효과 등의 연구를 위한 기본 자료로 활용하기 위해 실구조물에 적용되는 다양한 시험말뚝의 시공과 동재하시험 자료 분석을 통해 지지력 증가효과에 대한 현상을 알아보았다. 말뚝의 동재하시험의 분석 결과, 말뚝지지력의 증가는 토질별로도 영향을 받지만 조성이력에도 영향을 받는 것으로 분석되었으며, 특히 사질토에도 상당한 지지력 증가효과가 나타났다. 이러한 말뚝의 지지력의 증가는 주로 주면부에서 발생하였으며, 선단형상에 따른 지지력 증가효과는 점성토에서는 폐단말뚝이 크고, 사질토에서는 개단말뚝이 큰 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.119-127
• /
• 2014

본 연구에서는 유황폴리머에멀젼 (SPE)을 반강성 포장용 주입재의 아크릴레이트 대체재로서 활용가능성과 성능향상재료 (PVA섬유)에 대한 역학적 성능과 내구성능을 평가하였다. 평가결과, 반강성 포장재의 충전률은 섬유의 혼입률이 증가함에 따라 충전률이 저하되었지만, 모든 배합조건에서 평균 92~94%로 측정되어 목표 성능인 90%를 만족하였다. 반강성 포장재의 마샬안정도 값은 최대 25.4kN으로 측정되어 반강성 포장재의 국내 기준인 5.0 kN 보다 약 4.7배 우수한 것으로 나타났다. 반강성 포장재의 동적안정도 평가결과, 휠 트래킹시험에 따른 변형저항성은 SPE를 대체한 배합조건이 보다 우수하였고, 모든 배합조건에서 45분 이후에는 변형량이 일정한 값에 수렴되어 동적안정도가 31,500회/mm로 동일한 결과를 나타내었다. 파단변형률은 최대 0.53% 정도로 나타나 아스팔트 포장재보다 우수한 강성으로 나타났다. 마모저항성 및 충격저항성 검토결과 모든 배합조건에서 손실률이 9.8~6.0%로 나타나 우수한 내마모성을 나타내었으며, 섬유를 0.3% 혼입한 경우 혼입하지 않은 Plain에 비하여 2.82배의 내충격성 향상을 나타내었다. 역학적성능 및 내구성능 등을 모두 고려하여 볼 때, 이 연구 범위에서는 SPE 대체율 30%가 적정 수준이고, 혼입률 0.3% 범위에서 PVA 섬유를 적용하면 우수한 인성을 갖는 반강성 포장재 제조가 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.121-128
• /
• 2020

본 논문에서는 고속열차-차륜-레일-지반부의 상호작용에 따른 지반부의 변위장과 가속도장의 분포양상을 연구하고자 하였다. 이를 위해 고속열차 주행을 실제 차륜으로 모형하여 차륜-레일간의 연직접촉과 사행동에 의한 횡접촉을 모사하고, 이동질량해석을 근간으로 하였다. 이 때 지반부는 Modified Drucker-Prager 모델을 이용하여 상면 지반부의 비선형 거동을 부여하고 이에 따른 변위, 가속도의 변화를 탄성지반의 거동과 비탄성지반의 거동을 상호 비교하였다. 이를 통해, 실제 지반거동과 가까운 변위와 가속도 범위를 예측하고자 하였다. 이 때 지반부의 von-Mises응력과 등가소성변형도를 검토하고, 각 파괴면에서의 등가소성변형도, 전체 체적변형도 등을 검토하였다. 이동질량을 이용한 차륜-레일 접촉부의 수직응력, 횡압, 종방향 구속압 등의 시간이력에 따른 응력변화도 검토하였다. 비선형 지반모델의 경우 탄성 지반모델에 비해 열차 주행에 따른 변위 차이는 크지 않는 반면에 가속도의 경우는 큰 감소를 발생시키는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.429-438
• /
• 2011

본 연구에서는 스트라치 시스템의 긴장설치과정 및 극한하중 해석을 수행하기 위한 명시적 해석법을 제안하였다. 스트라치 시스템은 Stressed-Arch에서 유래한 용어로 슬리브와 갭이 도입된 유동하현재 내부의 긴장재에 초기장력을 도입함으로써 갭이 점차 닫히게 되며, 이에 따라 상현재에 곡률이 도입되면서 전체 구조물이 상승하여, 최종적인 아치형태의 구조물을 형성하는 독창적인 구조시스템이다. 스트라치 시스템의 초기장력 도입과정을 긴장설치(stress-erection) 과정이라 하며, 초기곡률의 도입에 따라 유동 상현재에는 과도한 초기변형이 발생하여 소성거동에 의한 강체회전이 발생하는 불안정 구조물이 된다. 본 연구에서는 이러한 스트라치 시스템의 불안정 거동특성을 해석하기 위해서 강성행렬을 사용하지 않는 명시적 동적이완법을 사용하여 비선형 평형방정식의 해를 구하였고, 대변위 및 단면의 재료적 특성을 반영할 수 있는 필라맨트 보요소를 사용하여 연속된 상현재의 비선형 거동특성을 분석하였다. 필라맨트 보요소의 단면은 다수의 1차원 필라맨트로 구성되며, 각각의 필라맨트에 대해서 다양한 재료모델을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 재료모델인 Ramberg-Osgood모델 및 Bi-linear 탄소성 모델을 적용하여 긴장설치 및 극한하중 해석을 수행하였고, 그 결과를 이전의 실험적 연구결과와 비교 분석하였다. 본 연구의 해석결과는 이전의 실험적 연구결과와 유사하였으며, 명시적 해석법의 특성상 효율적으로 후좌굴거동 특성까지 해석할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2011

충돌보호공은 해저지반에 깊게 근입되어 있으며 돌핀을 의미하는 상부는 단단한 콘트리트 뚜껑으로 막혀지고 쇄석으로 채워진 원형의 속채움 시트파일의 배열로 구성된다. 본 연구에서는 돌핀의 거동을 규명하기 위해 총 7회의 준정적실험과 11회의 동적 원심모형실험을 수행하였다. 주요한 실험적 결과는 다음과 같다. 우선, 준정적실험의 실험적인 힘-변위 결과는 채움재 강성과 관련된 채움 밀도의 변화로부터 구조물의 초기 강성에 대한 영향을 보여준다. 그리고 동일한 변위에서의 에너지 소산을 비교해보면 더 조밀한 채움에서 직경 20m 돌핀은 16%, 직경 30m 돌핀은 23% 정도 소산율이 증가하는 것으로 나타났다. 30m 직경의 돌핀이 더 큰 민감도를 갖는 것은 채움재의 변형률이 에너지소산에 대해 보다 크게 기여하기 때문이다. 동 정적 충돌실험결과, 일반적으로 동적 응답이 준정적 응답보다 26~58%까지 크고 더 작은 변위에서 에너지 소산이 발생되고 있음을 알 수 있다. 따라서 돌핀 구조물의 거동예측 시 준정적 응답특성을 사용하는 것이 보수적이라는 것을 알 수 있으며, 하부충돌 시 돌핀 저항력은 상부충돌 시와 동일하거나 더 우세한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.116-122
• /
• 2021

본 논문은 반복하중을 받는 원형 철근콘크리트 교각 외부에 강판 보강을 적용한 경우, 교각의 성능 향상도를 정량적으로 평가하였다. 범용 유한 요소해석프로그램인 ABAQUS의 다양한 3차원 요소를 적용하여 교각 구조물을 해석하였다. 비탄성, 비선형 해석 변수로는 강판 보강 높이와 교각 높이 비, 강판 보강 두께와 교각 지름 비를 적용하였다. 교각 하부는 고정단으로 고려하였으며, 하중은 교각 상단에 횡 방향 반복하중을 가력하였다. 하중-변위 곡선, 응력-변형률 곡선, 연성도, 에너지 흡수 능력을 고려하여 보강에 따른 교각의 내진 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근콘크리트 교각은 보강재로 인한 외부 콘크리트 구속 효과로 인해 기둥의 항복 하중과 극한하중이 평균 3.76배 증가하였고, 에너지 흡수능력은 최대 4배 증가하였다. 소성 힌지가 발생하는 교각 하부 부분만 보강하여도 연성도가 크게 향상되었으며 강판의 두께가 두꺼울수록 에너지 흡수 능력이 가장 큰 값을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 원형철근콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 구조 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있었다.