$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

수치해석적 기법을 활용한 골재 도로의 콜루게이션 발생 및 진전 분석
Numerical Analysis of the Initiation and Development of Corrugation on a Gravel Road 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.20 no.1 = no.87, 2018년, pp.9 - 18  

윤태영 (한국건설기술연구원) ,  정태일 (한국건설기술연구원) ,  신휴성 (한국건설기술연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

PURPOSES : In this research, the initiation and development of corrugation on a gravel road with certain wheel and boundary conditions were evaluated using a coupled discrete-element method (DEM) with multibody dynamics (MBD). METHODS : In this study, 665,534 particles with a 4-mm diameter were gene...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 또한 콜루게이션의 발생을 설명하는데 활용되는 차륜과 지반의 상호작용은 사막을 포함한 극한지 탐사차량의 주행성이나 견인력 문제와도 관련성이 매우 높기 때문에, 콜루게이션의 발생과 진전 원인을 역학적으로 규명하는 것은 매우 중요한 의미를 갖는다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 골재 도로에서의 콜루게이션 발생 및 진전을 설명하기 위하여 기존의 연구에서 실험적이거나 이론적으로 설정한 가설에 대하여, 이산요소법(discrete element method, DEM)과 다물체동역학(multibody dynamics, MBD)을 조합한 수치해석기법을 통하여 검증할 수 있는지를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 원형 트랙을 일정한 각속도로 회전하는 단일 차륜과 해당 차륜과 상호작용하는 토질 입자를 각각 MBD와 DEM으로 모사하였으며, 가장 단순한 조건에서 전형적인 콜루게이션의 발생을 합리적으로 설명할 수 있는지를 확인하였다.
  • 본 연구에서는 차륜과 지면의 상호작용에 의하여 발생하는 콜루게이션의 발생과 진전을 가시적으로 분석하기 위하여 DEM과 MBD를 조합한 수치해석기법을 활용하여 원형 트랙을 주행하는 단일 차륜을 모사하였다. 기존 연구에서 재현되거나 설명되지 못한 골재 도로의 콜루게이션 발생과 진전에 대한 가설이 역학적인 모형을 활용한 해석이 제시되었으며, 이에 따라 요약된 결론은 다음과 같다.

가설 설정

  • 6은 본 연구에서 활용된 자중과 차륜-지면 상호작용만이 고려한 전륜 차륜과 그에 대한 기계적 아날로그인 Kelvin 모형을 나타내고 있다. 다만 일반적으로 차륜과 지면의 상호작용을 나타내는 Kelvin 모형과는 달리, Fig. 6의 Kelvin 모형의 스프링과 감쇠는 압축력에만 작용하며, 차륜과 지면사이의 접촉이 유지되지 않는 경우에는 차륜이 자중에 의해서만 거동하는 것으로 가정된다. 이는 스프링과 감쇠의 물성이 탄성계수와 감쇠계수를 입력하는 방법으로 직접적인 결정으로 반영되는 것이 아니라, 지면을 모사하는 입자의 탄성계수, 입자와 입자 사이의 반발계수 (restitution coefficient), 입자 집단의 겉보기 밀도 (bulk density) 및 입도분포, 입자와 차륜 사이의 반발계수에 의하여 간접적으로 결정되는 것으로 이해할 수 있다.
  • 그러나 매우 복잡하고 다양한 운전자 반응과 콜루게이션의 발생의 관계를 분석하기 전에 보다 단순한 조건에 대한 차륜의 거동을 확인할 필요가 있다. 본 연구에서는 이를 위하여 원형 트랙을 주행하는 독립된 차륜을 가정하였는데, 차륜의 운동 조건은 복잡도 또는 현실성에 따라 다음과 같은 4가지로 구분할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
골재 도로는 무엇인가? 골재 도로(gravel road or unpaved road)는 아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 포장과는 달리, 골재 사이의 인위적인 바인딩(binding) 또는 부착(bonding)을 고려하지 않는 도로 포장의 형식으로서 주로 개발도상국에서 시공되고 있다. 그러나 골재 도로는 민간 소유의도로가 많아 도로 포장의 형식을 국가에서 지정할 수 없거나, 목재와 같이 무거운 자재의 수송과 기후적인 특성으로 인하여 도로의 파손이 빈번하게 발생하는 경우, 또는 일평균 교통량(average daily traffic, ADT)이 100대 이하로 교통량이 매우 적어 시공 및 유지비용을 저감할 필요가 있는 경우에 활용될 수 있어 미국이나 스웨덴과 같은 유럽의 선진국에서도 여전히 활용되고 있는 친환경적인 형식이기도 하다.
골재 도로의 장, 단점은 무엇인가? 그러나 골재 도로는 민간 소유의도로가 많아 도로 포장의 형식을 국가에서 지정할 수 없거나, 목재와 같이 무거운 자재의 수송과 기후적인 특성으로 인하여 도로의 파손이 빈번하게 발생하는 경우, 또는 일평균 교통량(average daily traffic, ADT)이 100대 이하로 교통량이 매우 적어 시공 및 유지비용을 저감할 필요가 있는 경우에 활용될 수 있어 미국이나 스웨덴과 같은 유럽의 선진국에서도 여전히 활용되고 있는 친환경적인 형식이기도 하다. 골재 도로는 초기 시공비용이 매우 적다는 장점이 있지만, 도로에서 차량의 반복적인 하중이나 강우에 의하여 표면이 고르지 못하고 울퉁불퉁하게 변화하는 콜루게이션(corrugation)과 건조한 조건에서 먼지가 쉽게 비산되는 점 등의 단점이 있다. 특히 골재 도로에서의 콜루게이션은 골재 도로의 주요한 파손형태일 뿐만 아니라 교통량이 집중되는 구간에서의 아스팔트 콘크리트 포장의 콜루게이션이나 러팅(rutting) 및 시멘트 콘크리트 포장에서의 국지적 줄눈부 파손의 발생 및 진전과도 역학적 연관성이 높다.
차륜의 운동 조건을 복잡도 또는 현실성에 따라 어떻게 구분하는가? 1) 차륜은 지면과의 접촉 여부와 무관하게 차륜 축(axle)에 대하여 일정한 각속도로 회전하며, 트랙 중심에 대한 차륜 축의 회전 각속도는 차륜과 지면의 상호작용과 무관하게 일정하다. 2) 차륜은 지면과의 접촉 여부와 무관하게 차륜 축에 대하여 일정한 각속도로 회전하며, 트랙 중심에 대한 차륜 축의 회전 각속도는 차륜과 지면의 상호작용에 영향을 받아 변화한다. 3) 차륜은 지면과의 접촉 여부에 영향을 받아 각속도가 일정하지 않으며, 트랙 중심에 대한 차륜 축의 회전 각속도는 차륜과 지면의 상호작용과 무관하게 일정하다. 4) 차륜은 지면과의 접촉 여부에 영향을 받아 각속도가 일정하지 않으며, 트랙 중심에 대한 차륜 축의 회전 각속도는 차륜과 지면의 상호작용에 영향을 받아 변화한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. Beckemeyer, C.A., and McPeak, T.J. (1995). Rural Road Design, Maintenance, and Rehabilitation Guide, SD Department of Transportation Office of Research, SD95-16-G2. 

  2. Beskow, D.G. (1932). Corrugation on gravel roads and its counteraction, The Swedish Road and Transport Research Institute. 

  3. Bitbol, A.F., Taberlet, N., Morris, S.W., McElwaine, J.N. (2009). "Scaling and dynamics of washboard road." Phys. Rev. E, Vol. 79. 

  4. Eaton, R.A., and Beaucham, R.E. (1989). Unsurfaced Road Maintenance Management, United States Army Corps of Engineers, Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, NH. 

  5. Mahgoub, H., Bennett, C., Selim, A. (2011). "Analysis of Factors Causing Corrugation of Gravel Roads." Transportation Research Record, No. 2204, pp.3-10. 

  6. Mays, D.C., Faybishenko, B.A. (2000). "Washboards in Unpaved Highways as a Complex Dynamics System. "Complexity, Vol. 5, Issue 6, pp.51-60. 

  7. Misoi, G.K., Carson, R.M. (1989). "Corrugation of unmetalled roads Part 1: vehicle dynamics." Proc. Instn. Mech. Engrs., Vol. 203, pp.205-214. 

  8. Misoi, G.K., Gichaga, F.J., Carson, R.M. (1989). "Corrugation of unmetalled roads Part 2: wheel-soil interaction." Proc. Instn. Mech. Engrs., Vol. 203, pp.215-220. 

  9. Shoop, S., Haehnel, R., Janoo, V., Harjes, D., Liston, R. (2006). "Seasonal Deterioration of Unsurfaced Roads."Journal of Geotechnical and Geoenvironmental engineering, Vol. 132. Issue 7, pp.852-860. 

  10. Taberlet, N., Morris, S.W., McElwaine, J.N. (2007), "Ripple formation on granular beds under the action of a rolling wheel." Phys.. Rev. E., Vol. 99. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로