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Simulation of Dynamic Crack Propagation in Uni-Directional and Cross-Ply Fiber-Reinforced Composites
황찬규,Hwang, Chan-Gyu Computational Structural Engineering Institute of 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.4
이 논문에서는 단일방향 및 크로스-플라이 섬유강화 복합재에서의 동적 균열 전파를 모사하기 위해 특별히 고안된 스펙트랄 방법의 정식화와 수치적 구현 방법에 대해 제시한다. 이 방법은 균열면에서 작용하는 힘과 변위 사이의 스펙트랄 관계식에 기초하고 있고, 재료는 횡등방성 고체로 가정된다. 본 논문에서 제안된 방법에 의해 섬유보강 복합재에서 전파하는 균열문제가 대해 검토 해석되며, 실험 및 문헌에 나와 있는 결과와 비교된다. 이 방법은 FRP 보강 철근 콘크리트 구조물에서의 균열해석문제에 직접 적용이 가능하다. This paper presents the formulation and numerical implementation of a spectral scheme specially developed to simulate dynamic fracture events in unidirectional and cross-ply fiber-reinforced composites. The formulation is based on the spectral representation of the transversely isotropic elastodynamic relations between the traction stresses along the fracture plane and the resulting displacements. Example problem of dynamically propagating cracks in fiber-reinforced composites is investigated and compared with reference solutions available in the literature and/or experimental observations. This scheme can be directly applicable to the interfacial fracture analysis in the FRP reinforced concrete structures.
황찬규,Hwang, Chan-Gyu Computational Structural Engineering Institute of 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.4
본 논문에서는 다중 균열 구조물에서의 균열 진전에 따른 에너지 해방을 및 고차 미분값을 구할 수 있는 가상균열 진전법을 제시한다. 이 방법은 다중 균열 체계의 에너지 해방율과 고차 미분값이 단 한번의 해석으로 수행될 수 있는 장점이 있다. 예제에서 얻어진 해의 최대 오차는 에너지 해방율 0.2%, 일차 미분값 $2\sim3%$, 이차 미분값 $5\sim10%$이다 이 방법으로 구한 에너지 해방률의 미분값들은 파괴 확률을 구하거나, sire effect law에 적용될 수 있다. In this paper, we further generalize the work of Lin and Abel to the case of the first and the second order derivatives of energy release rates for two-dimensional, multiply cracked systems. The direct integral expressions are presented for the energy release rates and their first and second order derivatives. The salient feature of this numerical method is that the energy release rates and their first and second order derivatives can be computed in a single analysis. It is demonstrated through a set of examples that the proposed method gives expectedly decreasing, but acceptably accurate results for the energy release rates and their first and second order derivatives. The computed errors were approximately 0.5% for the energy release rates, $3\sim5%$ for their first order derivatives and $10\sim20%$ for their second order derivatives for the mesh densities used in the examples. Potential applications of the present method include a universal size effect model and a probabilistic fracture analysis of cracked structures.
건설산업의 새로운 성장동력, 유비쿼터스 건설 분야 전망
황찬규(Hwang, Chang-Yu) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.2
유비쿼터스 (Ubiquitous)는 정보혁명에 뒤이은 제 4의 혁명으로, 우리 사회를 변혁시키는 또 하나의 물결로 많은 전문가들이 전망하고 있다. 유비쿼터스 첨단융합 건설은 우리나라 건설 산업이 새로운 부가가치를 창출할 수 있는 블루오션 영역으로서 적극적인 참여와 도전이 요구되는 영역이다. 많은 전문가들이 2008년을 유비쿼터스 사회에 진입하며, 2015년에는 성숙의 시대가 될 것으로 전망하고 있다. 정보통신 분야의 강국인 우리나라는 신도시 건설과 결합된 U-City 100개 수출은 우리나라의 새로운 성장동력이 될 수 있을 것이다. Ubiquitous technology is believed to be the next trend following the 3rd wave by information technology to revolutionize the modem society. Ubiquitous construction which is the convergence of ubiquitous technology and construction technology is the blue ocean area for creating new values in the construction industry and therefore requires pro-active participation from construction companies. Many expect that the ubiquitous society would get started in the year of 2008 and the year 2015 be the time of maturity. The importation of 100 U-Cities to foreign countries would be a new driving force for the growth of our economy and construction industry.
황찬규(Hwang, Chang-Yu) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.2
본 논문은 고체 추진 로켓의 연소 중에 발생하는 고체추진체의 동적 파괴 현상 및 유체-구조 상호작용을 시뮬레이션 하기 위한 프로그램 개발에 대한 것이다. 개발된 프로그램은 구조해석을 위한 CVFE (cohesive Volumetric Finite Element) 방법과 외재적 ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) 방법을 용용한 유한요소법 코드와유동해석을 위한 외재적 비정렬 유한 체적 오일러 코드(Explicit Unstructured Finite Volume Euler code)로 구성된다. 개발된 프로그램의 또 다른 중요한 특징은 균열의 전파와 고체추진체의 변형에 따라 생기는 추진제 형상의 대변형이 발생할 때, 새로 생긴 유체 영역에서의 격자의확장과 복구되는 능력이다. This paper summarizes the components of an explicit aeroelastic solver developed especially for the simulation of dynamic fracture events occurring during the flight of solid propellant rockets. The numerical method combines an explicit Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) version of the Cohesive Volumetric Finite Element (CVFE) scheme, used to simulate the spontaneous motion of one or more cracks propagating dynamically through a domain with regressing boundaries, and an explicit unstructured finite volume Euler code to follow the flow field during the failure event. A key feature of the algorithm is the ability to adaptively repair and expand the fluid mesh to handle the large geometrical changes associated with grain deformation and crack motion.
황찬규(C.G.Hwang),임철호(C.H.Lim),전영효(Y.H.Jeon) 한국자동차공학회 1992 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1992 No.11
The metal forming process of a fitting connected to the brake hose end was analysed by ABAQUS. This process is composed of 3 steps - a upsetting/forward extrusion of the lower part, a backward extrusion of the upper part, and a backward extrusion of the lower part. The process was simulated independently step by step, and the temperature and friction effects were neglected. The remesh technique was used in the case of large distortion of the finite elements.