본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

세라믹/금속판재의 고속충돌 파괴 유한요소 병렬 해석기법
Parallel Computing Strategies for High-Speed Impact into Ceramic/Metal Plates

문지중    (서울대학교 기계항공공학부   ); 김승조    (서울대학교 기계항공공학부   ); 이민형    (세종대학교 기계항공우주공학부  );
  • 초록

    고속충돌 파괴현상에 대한 병렬계산기법을 다루었다. 특히 세라믹 재료는 다른 연성 금속 재료와 달리 강성이 크고 가볍기 때문에 충돌 방호 구조물로 활용이 되고 있다. 재료의 고속 관통 문제의 경우 매우 짧은 시간에 대변형이 일어나며, 세라믹 재료의 깨지는 특성 때문에 실험적으로 이를 분석하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 세라믹 파괴현상을 수치적으로 모사하기 위해 절점분리기법을(node separation scheme) 적용하였다. 절점분리기법의 제약으로는 재료의 파괴가 발생함에 따라 새로운 절점이 생기게 되고, 이로 인해 지속적으로 계산 시간이 늘어난다는 사실이다. 해석 시간을 단축하기 위해 MPI(Message Passing Interface)를 이용한 병렬화를 수행하였다. 고속충돌 문제의 특이사항으로 시간에 따라 각각의 프로세서에 할당된 영역의 계산량이 비균일 해지며, 이로 인한 병렬 성능의 저하가 발생한다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 동적영역할당기법을 적용하였다. 고속충돌 문제 해석을 통하여 적용된 기법의 정확성 및 병렬 성능에 대해 기술하였다.


    In this paper simulations for the impact into ceramics and/or metal materials have been discussed. To model discrete nature for fracture and damage of brittle materials, we implemented cohesive-law fracture model with a node separation algorithm for the tensile failure and Mohr-Coulomb model for the compressive loading. The drawback of this scheme is that it requires a heavy computational time. This is because new nodes are generated continuously whenever a new crack surface is created. In order to reduce the amount of calculation, parallelization with MPI library has been implemented. For the high-speed impact problems, the mesh configuration and contact calculation changes continuously as time step advances and it causes unbalance of computational load of each processor. Dynamic load balancing technique which re-allocates the loading dynamically is used to achieve good parallel performance. Some impact problems have been simulated and the parallel performance and accuracy of the solutions are discussed.


  • 주제어

    고속충돌 .   세라믹파괴 .   대변형 .   절점분리기법 .   병렬계산 .   동적영역할당.  

  • 참고문헌 (6)

    1. Attaway S.W., Hendrickson B.A, Plimpton S.J, Gardner D.R, Vaughan C.T. (1988) A Parallel Contact Detection Algorithm for Transient Solid Dynamics Simulation Using PRONTO3D. Computational Mechanics, 22, pp.143-159 
    2. Camacho, G.T., Ortiz, M. (1996) Computational Modeling of Impact Damage in Brittle Materials, Int. J. Solids. Struc. 33, pp.2899-2938 
    3. Hwang, C. (2002) Three Dimensional Analysis of Dynamic Failure in High Velocity Impact Using Explicit Finite Element Method, Ph.D. thesis, Seoul National University 
    4. Yoo, Y.H., Lee, M. (2003) A Three-Dimensional FE Analysis Of Large Deformations in Contact-Impacts Using Tetrahedral Elements, Computational Mechanics, 30(2), pp.96-105 
    5. McGlaun J.M, Thompson S.L., Kmetyk L.N., Elrick M.G. (1990) A Brief Description of the Three-Dimensional Shock Wave Physics Code CTH, Sandia National Laboratories report; SAND89-0607 
    6. Repetto, E..A., Radovitzky, R.. Otriz, M. (2000) Finite Element Simulation of Dynamic Fracture and Fragmentation of Glass Rods, Comput. Methods Appl. Mech. Engng. 183, pp.3-14 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Tak, Moon-Ho ; Kang, Yoon-Sik ; Park, Tae-Hyo 2010. "The Mixed Finite Element Analysis for Nearly Incompressible and Impermeable Porous Media Using Parallel Algorithm" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 23(4): 361~368     
    2. Song, Yoo-Seob ; Shin, Sang-Shup ; Jung, Dong-Ho ; Park, Tae-Hyo 2011. "Numerical Analysis of Nuclear-Power Plant Subjected to an Aircraft Impact using Parallel Processor" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 24(6): 715~722     

 저자의 다른 논문

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기