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고에너지흡수 신소재 적용 해양플랜트 파형 방폭벽의 폭발 저항 성능
Explosion Resistance Performance of Corrugated Blast Walls for Offshore Structures made of High Energy Absorbing Materials 원문보기

복합신소재구조학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, v.6 no.1, 2015년, pp.38 - 44  

노명현 (포스코 철강솔루션마케팅실 제품이용기술센터) ,  박규식 (포스코 철강솔루션마케팅실 제품이용기술센터) ,  이재익 (포스코 철강솔루션마케팅실 제품이용기술센터)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a finite element dynamic simulation study was performed to gain an insight about the blast wall test details for the offshore structures. The simulation was verified using qualitative and quantitative comparisons for different materials. Based on in-depth examination of blast simulati...

주제어

#해양구조물   #파형 방폭벽   #고에너지흡수 신소재   #폭발저항  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최근 용도에 따라 다양한 종류의 강재가 개발되고 있는데, 이 중에서 고망간강은 오스테나이트 조직으로 구성되어 강인하지만 격렬한 충격적 외력의 작용으로 표면층이 현저하게 가공경화하며 연삭 마모 또는 거친 마모에 잘 견디는 장점을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 고망간강을 적용한 파형 방폭벽에 대하여 폭발하중이 작용하였을 경우에 대한 동적거동과 설계기법을 분석하기로 한다.
  • 본 연구에서는 고망간강 및 SUS316L 강재에 대하여 전술한 Cowper Symonds 모델을 기반으로 변형률 속도(Strain Rate)가 고려된 재료물성을 예측하기로 한다. 해석에 적용된 재료는 고망간강인 Modified Mn Steel과 NF2 Mn Steel이 사용되었고 일반강재인 SUS316L이 적용되었다.
  • 본 연구에서는 동적 변형률속도 고려여부에 따른거동을 재료에 따라서 비교분석을 수행하였다. Fig.
  • 본 연구에서는 해양플랜트 폭발충격 기술동향을 조사하고 관련 국외 기준을 분석하여 적용할 수 있도록 하며, 파형 단면을 갖는 방폭벽에 대하여 폭발충격 해석을 수행하였다. 특히, 고등 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 폭발 압력하중에 대한 고망간강 등의 고성능재료를 적용하여 방폭성능 시뮬레이션을 수행하였으며, 동적 변형률 속도를 고려하여 해석에 대한 정확도를 높이고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스테인레스 강재의 특성은? 해양플랜트 구조물은 가스폭발과 같은 사고를 대비하여 탈출로와 인접 모듈의 피해확산방지 목적으로 해양플랜트 설비의 모듈과 거주구 주위에 방폭벽을 설치하게 되는데 주로 스테인레스 강재를 적용하고 있다. 스테인레스 강재는 탄소강에 비해 고열에 대하여 내구성이 강한 재료이다. 스테인레스 강재는 폭발로 발생하는 에너지를 비교적 쉽게 흡수하는 연성능력이 좋고 내화성과 부식저항능력이 좋아서 산업전반에 많이 적용되고 있다 (Steel Construction Institute, 1999). 최근 용도에 따라 다양한 종류의 강재가 개발되고 있는데, 이 중에서 고망간강은 오스테나이트 조직으로 구성되어 강인하지만 격렬한 충격적 외력의 작용으로 표면층이 현저하게 가공경화하며 연삭 마모 또는 거친 마모에 잘 견디는 장점을 갖는다.
해양플랜트 설비 주변에 설치되는 방폭벽의 주재료는 무엇인가? 해양플랜트 구조물은 가스폭발과 같은 사고를 대비하여 탈출로와 인접 모듈의 피해확산방지 목적으로 해양플랜트 설비의 모듈과 거주구 주위에 방폭벽을 설치하게 되는데 주로 스테인레스 강재를 적용하고 있다. 스테인레스 강재는 탄소강에 비해 고열에 대하여 내구성이 강한 재료이다. 스테인레스 강재는 폭발로 발생하는 에너지를 비교적 쉽게 흡수하는 연성능력이 좋고 내화성과 부식저항능력이 좋아서 산업전반에 많이 적용되고 있다 (Steel Construction Institute, 1999).
준정적해석시 동적해석과의 차이점은? 충돌 시뮬레이션에서 준정적해석이란 충돌체의 속도와 가속도에 따른 관성력(Inertia Force)이 고려되고 있지 않은 상태로 시간에 따라 정적해석을 진행하는 것을 말한다. 이때는 충돌체들 사이에 힘의 평형에 의한 반발력만 고려된다. 준정적 해석에서의 재료모델은 저변형률 속도실험에서 얻어진 데이터가 쓰이는데 정적 소성해석에서 쓰이는 응력-변형률 곡선이 적용된다고 보면 된다.
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참고문헌 (6)

  1. Cowper, G. and Symonds, P. (1957), "Strain Hardening and Strain Rate Effects in the Loading of Cantilever Beams," Brown Univ. Applied Mathematics Report, Report No. 28. 

  2. Kim. K.D, and Lee, S.-Y. (2014), "Passenger Safety Assessment by Real Car Crash Simulation of Composite Post Structures," Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, Vol. 5, No. 2, pp. 15-20. (in Korean). 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Noh, M.-H., Lee, S.-Y. (2010), "Evaluation of Impact Damage Behavior of a Reinforced Concrete Wall Strengthened with Advanced Composite Materials," Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, Vol. 1, No. 3, pp. 41-48. (in Korean). 

  4. Steel Construction Institute (1999), "Design guide for stainless steel blast walls," Fire and Blast Information Group Technical Note 5. 

  5. Schleyer, G.K. and Langdon, G.S. (2002), "Pulse pressure testing of 1/4 scale blast walls and blast wall connections," HSE Final Report, Project D3920. 

  6. Schleyer, G.K., Langdon, G.S. and Jones, N. (2003), "Research Proposal - pulse pressure testing of 1/4 scale blast walls with connections - phase II," HSE Proposal. 

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