In this research, the dynamics equations for a demolition fire vehicle were formulated. This was done by developing an interface that allows co-simulation using ADAMS and MATHEMATICA. In this study, MATHEMATICA alone was used to calculate the constrained dynamics equations, to demonstrate the impact force and the constraint Jacobian of the end-effector as any desired location through the x, y and z axes. Then we mathematically derived a model for a unilaterally constrained multi-link. Assumptions about the fire demolition vehicle of the constraint coordinate and the impact issues of the model are discussed in the next sections. The estimation procedure for the dynamics equation showed good approximation results in terms of solving a reaching task problem.

본 연구에서는 2D 조파수조를 통해 수행된 모형시험결과를 기반으로 원형실린더에 분포하는 파랑충격압력을 시간에 따라 계측하고 이를 CFD해석 결과와 비교하였다. 전산유체역학 해석을 통해 파랑충격력에 직접평가법에 관한 효용성을 확인할 수 있었고, 실험으로부터 구한 파랑충격 시계열 데이터를 그대로 원형단면을 갖는 실제 해양구조물의 부재에 적용하였다. 실린더에 분포하는 변위 및 응력의 특성과 특이점이 바뀌는 것을 확인하였고 실제 시계열을 적용하는 것이 해양구조물의 강도평가를 보다 정확하게 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 선수부에 요구되는 외판의 최소선급규정에 따른 두께 경험식들을 분석하여 적용하고자 하였다. 동일한 재료 물성치를 갖는 강재에 관해 선수외판에 요구되는 구조물의 최소두께와 원형단면 부재에 요구되는 최소두께를 비교·분석하였고 이를 통해 NORSOK standard에 제시되어 있는 구조물의 손상기준을 활용하여 허용 두께치를 추정하고자 하였다. 특히 해양구조물의 갑판충격력(wave in deck)의 경우 이와 관련된 경험식이나 최소두께 요구사항들이 정립되어 있지 않기 때문에 본 연구를 통해 파랑충격력에 따라 요구되는 판재의 최소두께를 제안하고자 하였다.

본 논문은 강체간의 충돌에 의한 충격력에 대한 수학적 정해 및 고준위폐기물 처분용기의 지면 추락낙하사고 시의 충돌충격에의 응용 논문으로 강체간 충돌에 의해 발생하는 충격력 특히 고준위폐기물 처분용기의 지면 추락낙하 충격사고 시 처분용기에 가해지는 충격력을 구하는 기구동역학 수치해석 연구를 수행하였다. 이를 통하여 고준위폐기물 처분용기의 구조안전성 설계과정에서 요구되는 처분용기 처분 시 사고로 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력을 수치적으로 구하였다. 수치해석 연구의 주된 내용은 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드를 이용하여 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 구하는 기술적인 방법에 관한 것이며 이를 토대로 지면과 충돌하는 처분용기에 발생하는 충격력을 구하는 문제를 수치적으로 다루었다. 이렇게 수치적으로 구한 충격력을 이론적으로 구한 값들과 비교하였다. 비교결과 이론값들과 잘 일치함을 알 수 있었다.

방사성물질은 다양한 분야에서 사용되고 있으며 이에 따른 국내 및 국제간 운반이 계속적으로 증가하고 있다. 방사성물질을 수송하기 위해서는 수송용기의 안전성이 확보되어야 한다. 방사성물질 수송용기의 안전규정에 관해서는 국내 원자력법 운반안전규정 및 IAEA 운반규정에서 규정하고 있다. 방사성물질 수송용기 중에서 사용후핵연료를 운반하는 수송용기는 본체와 충격완충제로 구성되어 있다. 본 논문에서는 사용후핵연료 수송용기의 충격완충제에 작용하는 충격력을 계산하는 간편한 실험식을 차원해석을 통하여 유도하였다. 해석결과는 기존의 충격면적법 및 유한요소해석과 비교를 통하여 그 타당성을 입증하였다. 본 실험식을 이용하여 수송용기의 낙하충격력을 쉽게 예측할 수 있다.

본 연구에서는 지수형 함수로 표현된 비선형 충격력을 받는 시스템의 동적 응답 정밀도를 향상시키고자 선형 충격력의 경우와 비교ㆍ검토하였다. Newmark 계열의 중앙법 알고리듬이 사다리꼴법과 같이 충격력이 없는 경우 모멘텀과 에너지 보존을 성립하도록 유도되었다. 중앙법, 사다리꼴법, 시간구간 종점 평가법((n+1)점 방법)을 선형 충격력에 적용하면 적분간격의 크기에 상관없이 보존성질을 만족하나, 비선형 충격력의 경우 모멘텀과 에너지 보존 상수값이 과소 또는 과대평가 되어졌다. 이러한 오차를 제거하고자 시간간격을 늘리면서 평가함수의 개수를 최소로 하는 다단계 방법중의 하나인 Simpson 1/3법을 사용하여 보존상수값의 정밀도를 향상시켰다. 아울러 유한회전을 포함한 유한운동을 해석할 때에도 제안된 알고리듬이 확정ㆍ적용될 가능성을 보여주고 있다.

En coastal area, many submarine facilities such as pipes and cables are installed on/under the sea bed. Also, there are heavy traffic due to numerous vessels which call in ports or navigate passages in adjacent water. Therefore, the frequency of dropping anchors will be increased to avoid various dangerous situations. When an anchor is dropped from vessel on the sea bed, the anchor strikes on the sea bed, and then, the anchor penetrates to certain depth into the sea bed. In this case, sometimes submarine facilities on/under the sea bed may be damaged by the strike or the maximum penetrating depth of anchor. In this paper, some approximate equations on the strike and the penetrating depth of anchors have been derived on the basis of actual data, and the results are expected to use as basic design data of related facilities.

계가 혼돈거동을 나타낼 경우에는 변수들의 미소변화에 의해서도 계가 전혀 다른 거동을 나타낼 수 있기 때문에 비선형계의 설계 및 해석시에는 이를 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 구형 쉘의 중앙에 충격하중이 수직방향으로 작용하는 경우, 쉘의 기하학적 비선형성과 재료적 비선형성으로부터 기인되는 혼돈거동을 해석하였다. 쉘의 탄소성거동을 유한요소법을 이용하여 구한 후 계의 거동을 변위-시간이력, 프앙카레 맵, phase diagram등의 표준적인 방법들을 이용하여 쉘의 혼돈거동을 규명하였다. 해석결과, 계는 혼돈거동을 나타내었으나 탄소성보의 경우와는 달리 초기조건의 미소변화에 대한 극도의 민감도는 나타나지 않았으며 시간에 대한 쉘의 거동특성도 크게 변하지 않았다. 프앙카레 맵은 한정된 영역에 결쳐서 점들이 분포되었기 때문에 계의 거동이 혼돈거동임을 보여 주고 있지만 혼돈계의 프앙카레 맵에서 나타나는 기하학적 구조는 나타나지 않았다. 에너지선도를 이용하여 쉘이 하중의 작용방향 또는 반대방향으로 불규칙적으로 snap-through되는 원인을 규명하였다.

Climate change has caused localized torrential rainfalls and typhoons to occur more frequently, increasing damages to both life and property. In particular, debris flows have brought damages not only in mountainous areas but also in urban centers. Many studies have been carried out with the rising concern on debris flows. These studies applied different debris flow models and conduct analyses on behaviors of debris flow and on forecasting. Given this, however, the subject of the impact force of debris flows should also be taken into consideration. Thus, this study applied RAMMS and FLO-2D, two models for the numerical analysis of debris flows used to analyze impact force. Here, the selected study areas are Umyeonsan Mountain in Seoul and Majeoksan Mountain in Chuncheon, where damages on debris flows were caused by the localized heavy rains in 2011. To identify a debris flow–triggering rainfall, we used and applied rainfalls calculated at different frequencies (30-year, 50-year, 100-year, 200-year). This study calculated and compared impact forces produced by the two models at any point in the study areas. Identifying impact forces based on the comparison of the two models will be useful in selecting materials and equipment appropriate when installing facilities in mountainous regions.

최근 이상기후로 인한 산사태 및 토석류 발생으로 도심지 피해가 급증하고 있어 재해 발생시 이에 대한 대책이 요구되는 실정이다. 따라서 도심지 형성시 발생되는 공원, 유수지, 유보지, 나대지 및 주차장 등의 비활용 공간을 활용하여 토사재해 피해를 감소시키고 토석류 및 유송잡물을 인위적으로 집적시켜 즉시복구를 가능하게 하여 추가적인 피해를 줄일 수 있는 유도기술 개발이 필요하다. 또한 유도기술 중 토석류 충격력에 의한 직접적인 영향을 받는 유도벽에 대한 검토가 필요하며, 이에 대한 검토를 본 연구에서 실시하였다. 현재 산사태 및 토석류를 유도제어하는 시설물 및 기술은 없으며, 일본에서 용암류로 인한 피해 저감 방법으로 용암류 흐름의 진로를 바꾸는 도류제를 설치하여 시행중이나, 국내에서는 계획적으로 시행된 시설은 없는 상태이다. 그러나 산사태 및 토석류는 매해 그 규모 및 횟수가 증가되고 있는 실정이므로 산지부에 인접하여 도심지가 형성될 경우 향후 발생할 수 있는 산사태 및 토석류에 의한 피해를 줄이기 위한 유도제어기술개발이 필요하다.

토석류 충격력의 패턴을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 사면모형을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 입자의 총 중량, 사면경사, 입자의 월류가 발생하는 경우의 충격력 특성을 분석하였다. 본 수치해석을 통해 1. 입자 총 중량 3kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력은 증가한다. 2. 입자 총 중량 7kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력이 증가한다. 사면경사 45°의 경우에는 입자의 월류가 발생하여 최종충격력이 적게 산정되었다. 하지만 월류가 발생하는 시점의 충격력은 가장 큰 것을 볼 수 있다. 3. 개별요소법을 적용한 PFC 2D를 이용하여 토석류 충격력을 분석하여 보았다. 모든 수치해석 결과에서 초반 충격력이 크게 튀는 현상을 보였는데, 이는 마찰이 없는 비현실적인 가정으로 인하여 해석 초기에 수개의 입자가 흘러내리면서 발생한 것으로 판단된다. 향후 입자의 물성에 관한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 판단된다.