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드로잉 가공 성형폭약용기의 강판절단성능에 관한 수치해석적 연구
Numerical Simulation on the Steel Plate Cutting Performances of Bent-Shaped Charge Holder Blasting 원문보기

화약·발파 = Explosives & blasting, v.36 no.3, 2018년, pp.19 - 28  

민경조 (전북대학교 자원.에너지공학과) ,  박훈 ((주)코리아카코) ,  오세욱 (전북대학교 자원.에너지공학과) ,  박세웅 (전북대학교 자원.에너지공학과) ,  석철기 ((주)코리아카코) ,  조상호 (전북대학교 자원.에너지공학과)

초록
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지진 및 예기치 못한 외부하중에 의하여 손상된 구조물의 경우, 2차적인 국부손상 및 이로 인한 붕괴가 발생할 수 있어 발파해체공법에 의한 철거가 우선시 고려되고 있다. 특히 철재로 이루어진 교량 및 구조물의 경우 성형폭약을 이용한 발파해체기법이 적용되어 오고 있다. 최근에는 구리판을 드로잉 가공한 성형폭약용기에 상용폭약을 장전하여 두꺼운 철판을 절단하는 발파공법이 제안되었다. 본 연구에서는 LS-DYNA 동해석소프트웨어를 이용하여 드로잉 가공 성형폭약용기와 상용폭약을 적용한 25mm 두께의 철판 절단실험발파를 모사하고 절단형상 및 깊이를 비교분석하여 적용구성모델의 입력변수를 결정하였다. 해석모델을 이용하여 폭약의 종류, 구리 라이너의 두께, 이격거리의 변화에 따른 철판 내 관통깊이 및 관통 폭을 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Locally damaged structures caused by earthquake or extraordinary external forces have been required to rapidly be dismantled because of its possibility of additional collapses. Particularly, steel frame structures were demolished by the shaped charge blasting method. Recently a research suggested a ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2차원 해석 모델은 다양한 변수에 대한 성형폭약의 기폭에 의한 금속 제트의 침투 너비 및 깊이를 평가 하고, 3차원 해석 모델은 성형폭약의 기폭에 의한 금속 제트의 침투 깊이, 침투 너비, Run-up 및 Run-down을 확인하여 실제 실험 결과와 비교하기 위한 목적으로 모델링하였다.
  • 본 연구는 최적화된 수치해석 모델을 활용하여 강재 절단용 장약 용기의 개발과 다양한 변수(폭약 종류, 라이너 두께, 스탠드-오프 비 등)에 대한 강재 절단 성능을 평가하고 발파설계에 필요한 정보를 얻기 위한 것으로, 상용 유한 요소 소프트웨어인 LS-DYNA를 활용하였다. 강재 절단용 장약 용기를 적용한 성형폭약의 절단 성능 실험 시뮬레이션을 수행하여, 다양한 변수에 대한 강재 절단용 장약 용기의 성능을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 강재 절단용 장약용기의 절단 성능 평가를 위하여 2차원 및 3차원 해석 모델에 대한 절단 성능 실험 시뮬레이션 수행하였다. 본 연구에서 2 차원 해석 모델을 대상으로 한 절단 성능 실험 시뮬레이션으로부터 다양한 변수를 고려한 금속 제트의 침투 깊이 및 침투 너비를 획득하였으며, 3차원 해석 모델을 대상으로 한 시뮬레이션으로부터 금속제트의 침투 깊이 및 침투너비, Run-up 및 Run-down 구간을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 다양한 조건에서 강재 절단용 장약 용기의 절단 성능 평가하기 위하여, LS-DYNA를 활용한 강재 절단용 장약용기가 적용된 성형폭약의 절단 성능 실험 시뮬레이션을 수행 하였다. LS-DYNA 는 상용 유한 요소 하이드로코드로써, 충돌이나 폭발 등에 대한 유체나 고체 재료의 대변형, 대회전, 대변 형률과 같은 상태변화를 시간과 변위에 대한 함수로 연산하는 코드이다.
  • 본 연구에서는 철골 구조물이나 철근 콘크리트 구조물의 발파 해체 시, 강재 절단에 적용되는 성형폭약의 강재 절단용 장약 용기 개발과 다양한 변수에 대한 강재 절단 성능 평가를 수행하기 위하여, 상용 유한 요소 소프트웨어인 LS-DYNA를 활용 하여 다양한 변수에 대한 강재 절단 실험을 수치 모사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ALE 해석 기법은 어디에 활용되고 있는가? 해석모델에 고체 및 기체연동해석이 가능한 ALE(Arbitrary-Lagrange-Eulerian)해석 기법이 적용되었다. ALE 해석 기법은 폭발이나 유체 해석과 같은 대변형이 수반되는 해석에 기존 라그랑지안 기반의 해석 기법을 적용하기 어렵기 때문에 이를 보완하기 위한 기법으로 활용되고 있다.
LS-DYNA란? 본 연구에서는 다양한 조건에서 강재 절단용 장약 용기의 절단 성능 평가하기 위하여, LS-DYNA를 활용한 강재 절단용 장약용기가 적용된 성형폭약의 절단 성능 실험 시뮬레이션을 수행 하였다. LS-DYNA 는 상용 유한 요소 하이드로코드로써, 충돌이나 폭발 등에 대한 유체나 고체 재료의 대변형, 대회전, 대변 형률과 같은 상태변화를 시간과 변위에 대한 함수로 연산하는 코드이다. 해석모델에 고체 및 기체연동해석이 가능한 ALE(Arbitrary-Lagrange-Eulerian)해석 기법이 적용되었다.
산업용 폭약의 장전이 가능한 드로잉 가공 성형폭약 용기를 개발하고 절단 성능을 평가하기 위한 선행연구가 수행된 이유는? 급속 전면 해체가 요구되는 구조물의 경우에는 발파 해체 공법을 적용하여, 안전하고 신속하게 구조물을 해체할 수 있으며, 다수의 철골 구조물이 포함되어 있거나 철근 콘크리트 구조물의 경우에는 발파해체 공법을 적용하기 위해 성형폭약의 사용이 불가피 할 것으로 보인다. 그러나 대부분의 경우 성형폭약의 절단 성능의 한계와 성형폭약의 사용과 수급이 제한되어 발파 해체 공법을 적용하지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이에 따라, 산업용 폭약의 장전이 가능한 드로잉 가공 성형폭약 용기를 개발하고, 절단 성능을 평가하기 위한 선행연구(박훈 외, 2018)가 수행된 바 있다.
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참고문헌 (5)

  1. 박훈, 민경조, 조상호, 석철기, 2018, 강재 절단을 위한 장약용기의 개발과 절단 성능 평가, 화약.발파(대한화약발파공학회지), Vol. 36, No. 2, pp. 10-18. 

  2. Johnson, G.R. and W.H. Cook, 1985, Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures, Engineering fracture mechanics, Vol. 21, No. 1, pp. 31-48. 

  3. Lee, E.L., H.C. Horning and J.W. Kury, 1968, Adiabatic expansion of high explosives detonation products(TID 4500-UCRL 50422), Lawrence Livermore National Laboratory, University of California, Livermore. 

  4. Sanchidrian, J.A., Castedo, R., Lopez, L.M., Segarra, P., Santos, A. P., 2015, Determination of the JWL constants for ANFO and emulsion explosives from cylinder test data, Central European journal of energetic materials, Vol. 12, No. 2, pp. 177-194. 

  5. Dobratz, B.M., Crawford, P.C., 1985, LLNL Handbook of Explosives, UCRL-52997, Lawrence Livermore National Laboratory, Change, 2, pp. 8-21. 

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