MM-ALE 유한요소 시뮬레이션을 이용한 수중 어뢰폭발에서의 최악파편의 종단속도 추정

최병희; 류창하

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자료유형: 학술저널

저자정보: 최병희 류창하

저널정보: 대한화약발파공학회 화약발파 화약발파 제37권 제3호

발행연도: 2019.1

수록면: 13 - 24 (12page)

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본 논문은 명시적 유한요소 해석을 이용하여 군함이나 수상함 아래의 수중에서 어뢰가 폭발할 때의 파편들의 거동을 조사하기 위하여 작성되었다. 본 연구에서는 LS-DYNA에서 라그랑주-오일러 (ALE) 접근법이라 불리는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법을 적용하여 어뢰파편과 선체의 응답을 관찰하였다. 오일러 모델은 공기, 물, 폭약으로 구성되며, 라그랑주 모델은 파편과 선체로 이루어져 있다. 본 모델링의 핵심은 최악파편이 어뢰로부터가까운 곳(4.5 m)에 위치한 선체에 파공을 일으킬 수 있는지 여부를 파악하는 데 있다. 시뮬레이션은 별도의 두단계로 수행되었다. 첫 번째의 예비해석에서는 팽창하는 어뢰의 외피가 찢어지는 데 폭약에너지의 30%가 소모된다는 가정 하에 수중폭발 시의 파편속도에 대해 잘 알려져 있는 실험결과를 토대로 최악파편의 초기속도를 결정하였다. 두 번째의 총괄해석에서는 최악파편이 선체에 부딪치기 직전에 보일 것으로 예상되는 파편의 종단속도를찾고자 하였다. 그 결과, 주어진 조건 하에서 최악파편의 초기속도는 매우 빠른 것으로 나타났다(400 및 1000 m/s). 하지만 충돌이 발생할 때의 파편과 선체 간의 속도차이는 불과 4 m/s 정도로 매우 작았다. 이 결과는 물에의한 큰 항력의 영향도 있지만 선체에 부여한 비파괴 조건도 영향을 끼쳤을 것으로 보인다. 하지만 적어도 본 논문에서 가정한 해석조건 하에서는 최악파편의 느린 상대속도로 인하여 선체에 파공이 발생하기는 어려운 것으로나타났다.

#Underwater explosion #UNDEX) 화약?발파 #대한화약발파공학회지) 제37권 제3호 #2019년 9월 #pp. 13-24 https://doi.org/10.22704/ksee.2019.37.3.013 MM-ALE 유한요소 시뮬레이션을 이용한 수중 어뢰폭발에서의최악파편의 종단속도 추정최병희1)* #류창하1) 2) Estimation of the Terminal Velocity of the Worst-Case Fragment in an Underwater Torpedo Explosion Using an MM-ALE Finite Element Simulation Byung-Hee Choi #Fluid-structure interaction #FSI) #Multi-material arbitrary Lagrangian-Eulerian #MM-ALE) approach #LS-DYNA #Terminal velocity #Torpedo fragment #pp. 13~24 EXPLOSIVES & #amp # BLASTING #Vol. 37 #No. 3 #Chang-Ha Ryu

참고문헌 (13)

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Gold, V. M. / 2008 / A model for fracture of explosively driven metal shells / Engineering Fracture Mechanics 75:275~289

Kong, X. S. / 2014 / Experimental and numerical investigation on a multi-layer protective structure under the synergistic effect of blast and fragment loadings / International Journal of Impact Engineering 65:146~162

LSTC (Livermore Software Technology Corporation) / 2015 / LS-DYNA Keyword User’s Manual

LSTC (Livermore Software Technology Corporation) / 2015 / LS-DYNA Theory Manual

Payne, C.M. / 2010 / Principles of naval weapon systems / Naval Institute Press

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최병희

소속기관 한국지질자원연구원

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학

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류창하

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