[논문]발파공 내 전색물의 커플링 효과에 대한 AUTODYN 수치해석

고영훈; 양형식

발파공 내 전색물의 커플링 효과에 대한 AUTODYN 수치해석
Coupling Effects of Stemming Materials in Blasting Hole by AUTODYN Analysis 원문보기

화약·발파 = Explosives & blasting, v.35 no.3, 2017년, pp.9 - 14

(전남대학교 에너지자원공학과) , 고영훈 (전남대학교 에너지자원공학과) , 양형식 (전남대학교 에너지자원공학과)

초록
AI-Helper

전색물 충전이 발파공에서 주변 암반으로 압력파를 전달하는 데 미치는 영향을 AUTODYN으로 해석하고 비교하였다. 공기, 모래, 물, 10%와 20% 젤라틴의 다섯 전색물을 선정하였다. 수치해석 결과 발파공 주변의 관측점은 전색물에 따라 각각 다른 압력을 보였으며 고압일수록 파쇄도가 높은 것으로 간주하였을 때 20% 젤라틴이 가장 나은 것을 알 수 있었다. 따라서 젤라틴은 충전재로서 모래나 물 이상의 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Coupling effects of the stemming materials for single borehole were studied by AUTODYN analysis and compared to understand the role of different stemming materials on transmitting the pressure from blasthole to the surrounding rocks. Five different material properties, air, sand, water, 10% and 20% gelatin were selected. Authors assumed that high pressure detected in borehole means better fragmentation. Simulations show that these coupling materials lead to different level of pressure in the blasting hole and 20% gelatin turns out to be highest among them. Results show that gelatin can be used as better coupling material than sand or water.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 전색물을 충전재로 사용하는 경우에 충전물이 발파공 내 압력에 미치는 영향을 조사하였다. 발파공 내에서의 폭굉은 대단히 복잡한 열역학적인 현상이고 수 ms만 지속되는 현상이기 때문에 실험적 관찰은 대단히 어려워서 수치해석에 의존하게 된다.

제안 방법

발파공 내에서의 폭굉은 대단히 복잡한 열역학적인 현상이고 수 ms만 지속되는 현상이기 때문에 실험적 관찰은 대단히 어려워서 수치해석에 의존하게 된다. AUTODYN은 ANSYS사의 비선형 동역학분제 해석전문 프로그램으로서 고체-유체간의 연성문제, 접촉, 관통, 폭발, 충돌 등에 대해 강력한 해석 프로그 램이며 본 연구에서도 이를 이용하였다.
물리적, 역학적 성질이 상이한 여러 종류의 전색물이 사용되고 있다. 이 논문에서는 전색물을 충전재로 사용할 경우 충전재가 압력의 형성이나 압력이 암반으로 전이되는데 미치는 효과를 알아보기 위하여 다섯 가지 전색물의 충전효과를 서로 비교하였다.

대상 데이터

또 충전이 되지 않은 경우와 비교하기 위하여 공기를 전색물로 간주하였다. 이를 위하여 수치해석 대상인 전색물로 공기, 모래, 물, 10% 및 20% 젤라틴을 선택하였다. 여기서 %는 물에 혼합한 젤라틴 파우더(청천화학)의 함량을 의미한다.

이론/모형

AUTODYN 해석에서 공기와 물의 물성은 소프트 웨어 내장 자료를 사용하였고 모래, 젤라틴의 물성은 참고문헌들(Antoun 등, 1912; Hamilton, 1969; Yoon 등, 2015; Awoukeng 등, 2014; Cook 등, 2011; Winter 등, 1975)을 조사하여 적용하였다. 공기는 이상기체의 상태방정식 (EoS, equation of state)를 적용 하였으며 나머지 물질은 충격 EoS를 적용하였다.

성능/효과

AUTODYN 수치해석 결과에 따르면 밀도가 높은 물질로 발파공을 충전하면 더 높은 압력이 형성되고 파쇄도도 증가할 것으로 예상된다. 디커플링 지수 2의 조건에서 젤라틴으로 충전하였을 때 1.
AUTODYN 수치해석 결과에 따르면 밀도가 높은 물질로 발파공을 충전하면 더 높은 압력이 형성되고 파쇄도도 증가할 것으로 예상된다. 디커플링 지수 2의 조건에서 젤라틴으로 충전하였을 때 1.8∼1.9 × 10⁶kPa의 압력을 보여 충전하지 않을 때보다 3.5배 이상 높은 압력을 형성하였고 모래나 물을 충전할 때보다 높은 압력을 보였다. 따라서 젤라틴은 충전재로 사용할 수 있고 모래나 물 이상의 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.
5배 이상 높은 압력을 형성하였고 모래나 물을 충전할 때보다 높은 압력을 보였다. 따라서 젤라틴은 충전재로 사용할 수 있고 모래나 물 이상의 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전색물 제조 시 신경써야 할 부분은 무엇인가?	전색물은 발파공 내에서 높은 충격압을 유지할 수 있도록 하여 파쇄도가 좋도록 만든다. 발파공은 밀장 전하는 것이 효과적이지만, 폭약의 포장상태에 따라 또는 장약비중의 유지를 위하여 다짐을 하지 못하는 경우도 많다.
	적절한 전색물을 충전제로 사용할 때 얻을 수 있는 경제적인 이점은 무엇인가?	이때 적절한 전색물을 충전제로 사용하게 되면 더욱 좁아진 발파공 내 체적 때문에 더 높은 압력이 발생하고 이 압력이 주변암반으로 잘 전파될 수 있어서 파쇄도가 더 좋아질 것으로 기대된다. 따라서 더 적은 화약으로도 효율적인 발파가 될 수 있고 결과적으로 발파경비를 줄일 수 있을 것이다.
	전색물 사용시의 효과는 어떠한가?	발파공은 밀장 전하는 것이 효과적이지만, 폭약의 포장상태에 따라 또는 장약비중의 유지를 위하여 다짐을 하지 못하는 경우도 많다. 이때 적절한 전색물을 충전제로 사용하게 되면 더욱 좁아진 발파공 내 체적 때문에 더 높은 압력이 발생하고 이 압력이 주변암반으로 잘 전파될 수 있어서 파쇄도가 더 좋아질 것으로 기대된다. 따라서 더 적은 화약으로도 효율적인 발파가 될 수 있고 결과적으로 발파경비를 줄일 수 있을 것이다.

참고문헌 (7)

Antoun, T., E. Herbold, and S. Johnson, 2012, Dynamic behavior of sand: Annual Report FY 11, Lawrence Livermore National Laboratory.
Awoukeng, G.A., L. Taddei, F. Tostain and S. Roth, 2014, Investigations of impact biomechanics for penetrating ballistic cases, Bio-med Mater Eng. 24.6 pp2331-9.

상세보기
Cook, J.R., R.R. Bouchard, and S.Y. Emelianov, 2011, Tissue-mimicking phantoms for photo acoustic and ultrasonic imaging, Biomedical Optics Express 2.11 3193-3206.

상세보기
Hamilton, E.L., 1969, Sound velocity and related properties of marine sediments, North Pacific, J. Geophy. Res. 75.23 pp4423-45.
Huang, Y., 2015, Determining the equation of state (EOS) for ballistic gelatin, US Army Research Laboratory (ARL-TR-7467) 22p.
Winter, J. et al, 1975, The material properties for gelatin gels, Ballistic Research laboratories (ADA008 396) 167p.
Yoon, G.H., J.S. Mo, K.H. Kim, C.H. Yoon and N.H. Lim 2015, Investigation of bullet penetration in ballistic gelatin via finite element simulation and experiment, J. Mech. Sci. Tech. 29.9 pp3747-59.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증