초록 ▼

ㅇ 연구개요
본 과제의 연구 목표는 불규칙한 면을 가진 육면체와 같이 3차원 비정형 입자로 구성된 입상체의 물리적/공학적 거동을 반사형 광탄성 측정 기법을 이용하여 실험적으로 분석하고 이로부터 얻은 물리법칙이 구현되는 3차원 게임 물리 엔진 기반의 개별요소법 코드를 개발함에 있다. 이를 위해 필요한 구체적인 연구 개발 사항은 다음과 같다.
1) 대규모 모형 입상체 지반과 관련 재하 장치의 개발
2) 지반공학적 설계 변수를 얻기 위한 현실적인 입자의 제작
3) 보다 현실적인 상황을 모사하기 위한 개별요소법 코드의

ㅇ 연구개요
본 과제의 연구 목표는 불규칙한 면을 가진 육면체와 같이 3차원 비정형 입자로 구성된 입상체의 물리적/공학적 거동을 반사형 광탄성 측정 기법을 이용하여 실험적으로 분석하고 이로부터 얻은 물리법칙이 구현되는 3차원 게임 물리 엔진 기반의 개별요소법 코드를 개발함에 있다. 이를 위해 필요한 구체적인 연구 개발 사항은 다음과 같다.
1) 대규모 모형 입상체 지반과 관련 재하 장치의 개발
2) 지반공학적 설계 변수를 얻기 위한 현실적인 입자의 제작
3) 보다 현실적인 상황을 모사하기 위한 개별요소법 코드의 개발

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
- 주응력 방향 조절이 가능한 모형 입상체 지반을 조성할 수 있는 폭 0.97m, 높이 0.897m의 대규모 프레임과 재하 장치를 개발
- 원주모양의 토립자 모형을 직경 10mm와 15mm 두 가지 종류로 1000개 이상 제작
- 토립자 모형에 광탄성 기법을 적용하여 특정 하중조건에서의 접촉 응력과 응력 분포 등을 확인 가능
- 개발한 재하 장치와 토립자 모형을 활용하여 지반공학 분야에서 가장 보편적으로 나타나는 현상 중 하나인 지반 아칭 현상을 규명하기 위한 트랩도어 실험을 수행
- 트랩도어 실험을 통해 응력전이현상과 활동면을 명확하게 관측할 수 있으며 트랩도어 폭과 상재하중에 따른 지반 아칭 구조의 변화를 규명할 수 있음
- 입자간의 점착력, 인력 또는 파괴나 변형 등 보다 현실적인 물리현상이 표현 가능한 개별요소법 코드를 개발
- 개발한 개별요소법 코드를 활용하여 실내 트랩도어 실험을 모사
- 개별요소법 코드를 사용한 트랩도어 실험 해석 결과 하강에 따른 압력, 접촉, Fabric tensor의 변화를 분석
- 개발한 개별요소법 코드를 활용하여 극한지 탐사선의 차륜-흙입자간 접촉상태 분석

ㅇ 연구개발결과의 중요성
- 본 과제에서 개발한 재하 장치와 광탄성 토립자 모형을 활용하면 다양한 조건에서 지반을 모형 입상체로 모사함으로써 말뚝 기초, 지반조사, 터널 등 지반-구조물 사이에서 나타나는 공학적 문제를 보다 현실적으로 접근 할 수 있다.
- 본 과제에서 개발한 개별요소법 코드를 활용하면 보다 현실적으로 다양한 자연재해 문제들을 시뮬레이션 할 수 있다.
- 지반을 연속체가 아닌 불연속 입상체로 간주하여 다양한 지지력 공식을 변경하면 구조물의 기초설계 방법의 근본적인 진화가 가능하며 높은 정밀도의 예측이 가능하다.


(출처 : 연구결과 요약문 3P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1. 트랩도어 실험에서의 아칭구조 거동 해석 ... 6
• 2. 월면지반에 작용하는 탐사선 차륜-지반간 상호작용 해석 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 27