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초록·키워드
본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅(3DCP)의 적층 안정성 평가를 위하여 시간 의존적 재료 물성 변화를 고려한 CFD 기반 수치해석 모델을 제안하였다. 재료 물성을 일정하게 가정하는 기존 해석 모델은 실제 출력 및 적층 과정에서 발생하는 재료 경화 특성을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 열전달 기반 내부 상태 변수 개념을 도입하여 재료의 시간 의존적 항복응력 증가를 구현하였으며, FLOW-3D 기반 EVP 모델과 연계하여 적층 거동을 해석하였다. 해석 결과, 시간 의존적 물성 변화가 고려된 경우 하부층의 측 방향 변형이 감소하고 적층 높이 유지 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 또한 물성 변화 수준이 증가할수록 적층 형상의 안정성이 향상되는 경향을 확인하였다. 추가적으로, 상변화 개념을 도입한 확장 모델을 통해 응결 이후 재료의 고체화 거동에 대한 적용 가능성을 검토하였다. 제안 모델은 3DCP의 초기 적층 안정성 평가 및 출력 조건 최적화를 위한 수치해석 기법으로 활용될 수 있다.
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