Topology Optimization을 적용한 얼음의 파괴모드 평가 (Evaluation of Ice Failure Modes Using Topology Optimization)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 25권 / 9호 / 244 ~ 250페이지
· 저자명 : 김현욱

초록

취성재료인 얼음이 외부로부터 하중을 경험하게 되면 그 과정 중에서 파괴가 발생한다. 재료는 현재 작용하는하중을 지탱하는데 가장 기여도가 낮은 부분을 우선적으로 배제하고, 이후 작용할 하중을 지탱하는데 역할을 하는 부분만을 남기로 노력할 것이다. 본 연구에서는 균일 하중을 경험하는 얼음의 파괴모드 평가를 위해 Topology optimization 방법 적용을 통해 그 활용성에 대한 평가를 수행하였다. Cylinder 형상과 trapezoid 두 가지 형상에대한 2-D에서의 파괴모드를 평가하였고, 실험에서 얻어진 실제 파괴 형상과 비교하였다. Topology optimization 방법의 적용으로 특정 형태의 얼음의 취성 거동에 대한 파괴모드를 유사하게 예측할 수 있음을 확인하였다. Topology optimization 방법을 통해 모든 얼음-구조물 상호작용에 대한 파괴모드 평가에 적용하기엔 분명 방법론적인 한계가있음을 본 연구를 통해 확인하였으나 Topology optimization이 가지는 장점을 적절히 활용한다면 복잡한 형상에 대해서도 파괴모드 경향에 대한 빠른 평가가 가능함을 확인하였다. 추후 3-D로 검증 및 불규칙한 얼음에 대한 평가를 통해제시된 방법에 대한 확장성에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

영어초록

When ice that has a brittle material characteristic depending on the strain rate is subjected to a compressive load, failure is generated during the process. The material preferentially leaves a portion that greatly contributes to sustaining the current load as a priority, and will sacrifice a portion that is the most inefficient during the iteration process in each step. In this study, an evaluation was conducted on application of the topology optimization method to evaluate ice failure from a uniform load. The failure mode was evaluated in 2-D for two types of ice shape (cylinder and trapezoid), and the results of the numerical analysis were compared to the failure mode observed in the experimental results. The results confirmed that failure from brittle fracture behavior of a particular shape of ice can be predicted qualitatively from application of the topology optimization method. It will be necessary to extend the evaluation to 3-D, as well as to diverse ice shapes, in order to validate using the topology optimization method for further study.

참고자료

· 없음