Finite element analysis of blast profiles in high TNT mass and its application

Abstract

폭발로 인한 테러와 사고가 점점 늘어가고 있는 때에 이를 대처할 수 있는 방호 구조물 설계의 필요성이 증가하고 있다. 방호 구조물의 효과적인 설계를 위하여 폭압 해석은 중요한 요소이다. 본 논문에서는 폭발의 특징을 확인하고 Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) 기법을 사용한 유한요소 해석법을 기반으로 폭발의 특징을 분석한다. ALE 기법을 통해 구해진 해석 결과의 타당성을 비교할 수 있도록 폭발 경험식과 폭발현상의 이론적 배경이 조사되었다. 문헌조사를 통하여 이류인자 (advection factor) 와 격자망의 크기가 ALE 해석결과에 영향을 주는 것을 바탕으로 본 요인의 영향을 분석하였다. 본 요인의 영향을 분석하기 위하여 체계적인 구조를 가지고 정해진 환산거리 내의 해석결과를 경험식의 결과와 비교 분석 하였다. 분석을 위하여 입사압력과 폭압의 도달 시간을 중심으로 비교하였다. 이와 동시에 주어진 경험식을 사용하여 폭압이 구조물에 미치는 영향을 조사하였다. 구조물의 폭압에 대한 건전성은 유효응력과 유효 소성변형률을 이용하여 결정하였다. 결론적으로 ALE 기법에서 경험식과 가장 근사한 해석 결과를 도출 해 내는 이류인자와 격자망의 크기가 결정되었다.