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제안 방법
- 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 기법이 적용되었다. 그리고 클러스터 내 병렬 알고리즘을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석에서 잔류변형 결과는 기존 실험 잔류변형 결과와 비교하여 98.
- 4GHz, 8Core)와 QDR급 전송속도의 네트워크 장비를 구성하고 있는 리눅스 클러스터 시스템이 사용되었다. 병렬해석의 효율성을 검토하기 위해 철근을 제외한 폭풍파와 콘크리트만 모델링되어 병렬해석이 수행되었다. 콘크리트의 요소 개수를 20,250, 40,500, 81,000, 그리고 162,000으로 나누어 요소개수별 CPU 수행시간이 비교되었다.
- 그러나 콘크리트가 7개, 11개, 그리고 14개 영역으로 분할될 경우, 콘크리트 요소개수는 7, 11, 그리고 14의 배수가 아니기 때문에 동일한 요소개수로 분할되지 않는다. 본 연구에서는 정확한 분석을 위해 동일한 요소개수로 영역분할 된 경우만 병렬 해석이 수행되었다.
- 콘크리트 재료는 정수압 상태의 콘크리트 거동을 기술하기 위하여 다공질 형태의 EOS가 적용되었다. 그리고 다공질 재료의 모델링에 이용되며 불연속 선형 함수로 항복응력의 압력경화를 기술하는 Drucker-Prager 모델이 강도모델로 적용되었다 (Century Dynamics, 2007).
- 병렬해석의 효율성을 검토하기 위해 철근을 제외한 폭풍파와 콘크리트만 모델링되어 병렬해석이 수행되었다. 콘크리트의 요소 개수를 20,250, 40,500, 81,000, 그리고 162,000으로 나누어 요소개수별 CPU 수행시간이 비교되었다. 영역 1개에 CPU 1개씩 할당되었고 CPU 개수별 영역 분할 방법은 표 2에 나타나있다.
- 폭발하중을 받는 RC 구조물의 동적 비선형 해석이 수행되었다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 기법이 적용되었다.
대상 데이터
- 해석 시스템 환경은 33노드의 Neahlem CPU (2.4GHz, 8Core)와 QDR급 전송속도의 네트워크 장비를 구성하고 있는 리눅스 클러스터 시스템이 사용되었다. 병렬해석의 효율성을 검토하기 위해 철근을 제외한 폭풍파와 콘크리트만 모델링되어 병렬해석이 수행되었다.
이론/모형
- 콘크리트 재료는 정수압 상태의 콘크리트 거동을 기술하기 위하여 다공질 형태의 EOS가 적용되었다. 그리고 다공질 재료의 모델링에 이용되며 불연속 선형 함수로 항복응력의 압력경화를 기술하는 Drucker-Prager 모델이 강도모델로 적용되었다 (Century Dynamics, 2007). 철근은 Johnson-Cook 모델(Johnson and Cook, 1983)이 적용되었고, 각각의 소성변형률에서 항복응력을 정의한 데이터를 통해 변형경화 특성이 반영되었다.
- 정확한 해석이 수행되기 위해 반복된 수치해석이 요구되지만 TNT가 폭발 된지 100 ms까지 수행되는데 상당한 수행시간이 요구된다. 따라서 message-passing MIMD 병렬알고리즘 (Century Dynamics, 2007)을 이용한 병렬해석을 통하여 수치해석의 효율성을 향상시켰다.
- 또한 요소의 개수가 많고 복잡한 형상이 존재하게 되면 수치적으로 상당한 수행시간이 요구되므로 수치해석의 효율성이 낮아진다. 따라서 본 연구에서 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN (Century Dynamics, 2007)을 이용하여 수치해석의 정확성을 높이기 위해 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법 (윤성환, 박대효, 2010)이 적용되고 효율성을 높이기 위해 병렬해석 (parallel analysis)기법이 적용된다.
- 폭발하중을 받는 RC 구조물의 동적 비선형 해석이 수행되었다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 기법이 적용되었다. 그리고 클러스터 내 병렬 알고리즘을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다.
- 제안된 복합적 수치해석기법과 재료모델을 이용하여 TNT 폭발에 의한 폭풍파는 Euler 기법으로 모델링되었고 폭발하중을 받는 콘크리트 패널(1,000×1,000×150 mm)은 Lagrange 기법으로 모델링되었다.
- 그리고 다공질 재료의 모델링에 이용되며 불연속 선형 함수로 항복응력의 압력경화를 기술하는 Drucker-Prager 모델이 강도모델로 적용되었다 (Century Dynamics, 2007). 철근은 Johnson-Cook 모델(Johnson and Cook, 1983)이 적용되었고, 각각의 소성변형률에서 항복응력을 정의한 데이터를 통해 변형경화 특성이 반영되었다.
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