• 전산구조공학
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• 제26권4호
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• pp.19-24
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• 2013

• 전산구조공학
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• 제26권4호
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• pp.25-30
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• 2013

• 전산구조공학
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• 제31권1호
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• pp.23-31
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• 2018

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권2호
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• pp.209-218
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• 2017

Sea ice is the main factor affecting the safety of the Arctic engineering. However, traditional numerical methods derived from classical continuum mechanics have difficulties in resolving discontinuous problems like ice damage. In this paper, a non-local, meshfree numerical method called "peridynamics", which is based on integral form, was applied to simulate the interaction between level ice and a cylindrical, vertical, rigid structure at different velocities. Ice in the simulation was freshwater ice and simplified as elastic-brittle material with a linear elastic constitutive model and critical equivalent strain criterion for material failure in state-based peridynamics. The ice forces obtained from peridynamic simulation are in the same order as experimental data. Numerical visualization shows advantages of applying peridynamics on ice damage. To study the repetitive nature of ice force, damage zone lengths of crushing failure were computed and conclude that damage zone lengths are 0.15-0.2 times as ice thickness.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.87-94
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• 2014

페리다이나믹 이론은 재료파괴 및 균열진전 해석에 적합하다. 그러나 적분 방정식을 풀기위해 많은 비국부 상호작용을 해석해야만 하기 때문에 일반적으로 사용되는 국부 모델들에 비해 비효율적이다. 따라서 효율적이면서 정확한 해석 모델을 구성하기 위해 페리다이나믹 모델과 다른 국부 모델을 연성하는 연성 해석법의 개발이 필요하다. 연성 방법론 개발을 위해서는 불연속성 혹은 응력 집중이 발생될 것으로 예상되는 영역에는 페리다이나믹 모델을 구성하고 상대적으로 변형 거동이 복잡하지 않은 영역은 국부 모델을 구성하는 방법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 최근에 개발된 힘-기반 연성 방법론을 소개한다. 이 방법론에서는 블랜딩 함수를 활용하여 연성 영역을 사이에 두고 페리다이나믹 모델과 탄성체 모델을 연성한다. 수치예제를 통해 연성 모델이 집중하중 해석 혹은 정적파괴 해석 문제를 효율적이고 엄밀하게 해석할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 문제들은 일반적인 탄성체 모델을 사용해서는 엄밀한 해석이 어렵다. 반면에 페리다이나믹 모델은 엄밀한 해석이 가능하지만 계산 시간과 비용이 매우 많이 요구된다는 문제점이 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.171-178
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• 2020

본 연구에서는 다물체 페리다이나믹 해석 코드의 MPI-OpenMP 혼합 병렬화를 수행하였다. 페리다이나믹 해석 모델은 복잡한 동적파괴 거동 및 불연속 특성을 모사하는데 적합하지만, 비국부 영역을 통한 절점 간 상호작용을 계산하기 때문에 유한요소 모델에 비해 계산 시간이 많이 소요된다. 또한 다중적층구조물의 다물체 페리다이나믹 해석에서 추가된 비국부 접촉 모델과 가상 층간 결합 모델을 통한 여러 물체 간 상호작용으로 계산 부담이 증가한다. 더불어 고속 충돌 파괴와 같은 복잡한 동적 파괴 거동 해석을 위해 세밀한 절점 간격과 작은 시간 간격이 요구되기 때문에 코드 최적화와 병렬화를 통한 고성능 해석 코드 개발이 필수적이다. 해석 코드는 Intel Fortran MPI compiler와 OpenMP를 사용하여 개발되었으며, 한국과학기술정보원(KISTI)의 슈퍼컴퓨팅센터 누리온(Nurion)으로 실행되었다. 다물체 해석 코드를 최적화하기 위한 핵심 요소들을 분석하고, 모델 의존성 발생 서브루틴 분석 및 프로세스 통신 데이터 분별을 통해 MPI-OpenMP 혼합 병렬 처리 구조를 적용하였다. 다물체 충돌 파괴 현상 시뮬레이션을 통해 개발된 병렬 처리 코드의 성능을 확인하였다.

• Computers and Concrete
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• 제33권5호
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• pp.605-619
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• 2024

The increase of reclaimed asphalt pavement (RAP) content in recycled asphalt concrete (RAC) is accompanied by the degradation of low-temperature cracking resistance, which has become an obstacle to the development of RAC. This paper aims to reveal the meso-scale mechanisms of the low-temperature fracture behavior of RAC and provide a theoretical basis for the economical recycling of RAP. For this purpose, micromechanical heterogeneous peridynamic model of RAC was established and validated by comparing three-point bending (TPB) test results against corresponding numerical simulation results of RAC with 50% RAP content. Furthermore, the models with different aggregate shapes (i.e., average aggregates circularity (${\bar{C_r}}=1.00$, 0.75, and 0.50) and RAP content (i.e., 0%, 15%, 30%, 50%, 75%, and 100%) were constructed to investigate the effect of aggregate shape and RAP content on the low-temperature cracking resistance. The results show that peridynamic models can accurately simulate the low-temperature fracture behavior of RAC, with only 2.9% and 13.9% differences from the TPB test in flexural strength and failure strain, respectively. On the meso-scale, the damage in the RAC is mainly controlled by horizontal tensile stress and the stress concentration appears in the interface transition zone (ITZ). Aggregate shape has a significant effect on the low-temperature fracture resistance, i.e., higher aggregate circularity leads to better low-temperature performance. The large number of microcracks generated during the damage evolution process for the peridynamic model with circular aggregates contributes to slowing down the fracture, whereas the severe stress concentration at the corners leads to the fracture of the aggregates with low circularity under lower stress levels. The effect of RAP content below 30% or above 50% is not significant, but a substantial reduction (16.9% in flexural strength and 16.4% in failure strain) is observed between the RAP content of 30% and 50%. This reduction is mainly attributed to the fact that the damage in the ITZ region transfers significantly to the aggregates, especially the RAP aggregates, when the RAP content ranges from 30% to 50%.

• Coupled systems mechanics
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• 제4권1호
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• pp.1-18
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• 2015

The state-based peridynamics is considered a nonlocal method in which the equations of motion utilize integral form as opposed to the partial differential equations in the classical continuum mechanics. As a result, the enforcement of boundary conditions in solid mechanics analyses cannot follow the standard way as in a classical continuum theory. In this paper, a new approach for the boundary condition enforcement in the state-based peridynamic formulation is presented. The new method is first formulated based on a convex kernel approximation to restore the Kronecker-delta property on the boundary in 1-D case. The convex kernel approximation is further localized near the boundary to meet the condition that recovers the correct boundary particle forces. The new formulation is extended to the two-dimensional problem and is shown to reserve the conservation of linear momentum and angular momentum. Three numerical benchmarks are provided to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed approach.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제7권1호
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• pp.525-542
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• 2014

The state-based peridynamics is considered a nonlocal method in which the equations of motion utilize integral form as opposed to the partial differential equations in the classical continuum mechanics. As a result, the enforcement of boundary conditions in solid mechanics analyses cannot follow the standard way as in a classical continuum theory. In this paper, a new approach for the boundary condition enforcement in the state-based peridynamic formulation is presented. The new method is first formulated based on a convex kernel approximation to restore the Kronecker-delta property on the boundary in 1-D case. The convex kernel approximation is further localized near the boundary to meet the condition that recovers the correct boundary particle forces. The new formulation is extended to the two-dimensional problem and is shown to reserve the conservation of linear momentum and angular momentum. Three numerical benchmarks are provided to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed approach.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.637-643
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• 2011

본 논문에서는 결합 기반 페리다이나믹스 해석법을 사용하여 동적취성 파괴시뮬레이션을 수행하였다. 페리다이나믹스 모델은 분기 균열, 균열 불안정성, 균열 경로의 비대칭성, 연쇄 분기 균열, 2차 균열 전파 등 다양한 동적취성 파괴현상을 잘 해석해 낼 수 있다. 본 논문에서는 분기 균열의 분기 각도와 균열 전파속도에 대한 응력파의 영향에 대해 연구하였다. 극한 시점에 도달한 균열은 둘 이상으로 분기되어 전파되고 그 전파속도는 기존 균열의 전파속도와 크게 달라지지 않는다는 사실이 여러 실험을 통해서 입증이 되었다. 페리다이나믹스로 해석된 분기 균열은 실험을 통해 제안된 균열 전파현상들과 잘 부합되는 것을 확인할 수 있었다.