-
1. ์ ๋ก
-
2. ์ ๋ณํ์ ๋ชจ๋ธ(Rheological Model)
-
2.1 ์ ํ์ฑ ์์(Visco-Elastic Damage; VED) ๋ชจ๋ธ
-
2.2 ์ ์์ฑ ์์(Visco-Plastic Damage; VPD) ๋ชจ๋ธ (Kim, 2011)
-
2.3 ์ ํ์์ฑ ์์(Visco-Elasto-Plastic Damage; VEPD) ๋ชจ๋ธ
-
3. ๋ชจ๋ธ ๊ฒ์ฆ
-
3.1 ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์์ ๋น๊ต
-
3.2 ๋ณ์ ์ฐ๊ตฌ(Parameter Study)
-
4. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์๋์์กด์ฑ์ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ๋ก์, ์ธ๋ถ์์ ๊ฐํด์ง๋ ํ์ค ์๋์ ๋ฐ๋ผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋, ํ์ฑ๊ณ์, ํ๊ดด์๋์ง ๋ฑ์ ๋ฌผ์ฑ์ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋๋ฉฐ, ํ์ค
์๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๋ฌผ์ฑ์ ์๋์์กด์ฑ์ ๋ ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ๋ค(Bischoff and Perry, 1991; Malvar and Ross, 1998). ์ด๋ฌํ
์ฌ๋ฃ ๋ฌผ์ฑ์ ์๋์์กด์ฑ์ DIF(Dynamic Intensity Factor)๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ๊ณก์ ์ผ๋ก ํํ๋ ์ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ๋ฃ์
๋์ ๋ฌผ์ฑ๊ณผ ์ ์ ๋ฌผ์ฑ์ ๋น์จ์ ๋์ํ ๊ณก์ ์ด๋ค.
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋๋ ๋ค๋ฅธ ๋ฌผ์ฑ์ ๋นํ์ฌ ๋ ํฐ ์๋ ์์กด์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ(Bischoff and Perry, 1995; Hentz et al., 2004;
Toutlemonde, 1995), ๊ฐ๋์ ๋ํ DIF๋ฅผ ๊ตฌํ๊ธฐ ์ํ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋์ด ์๋ค(Groute et al., 2001; Hughes
and Gregory, 1972; Ross et al., 1989). Fig. 1์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ์ป์ DIF ๊ณก์ (Malvar and Ross, 1998)์ด๋ค.
๊ทธ๋ฆผ์์ ์ดํด๋ณผ ์ ์๋ฏ์ด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋์ ๊ฐ๋ ์์น๋น๊ฐ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ผ ํฌ๊ฒ ๋ ๊ตฌ๊ฐ์ผ๋ก ๋ํ๋๋ฉฐ, ๋ฎ์ ๋จ๊ณ์์ ์ค๊ฐ ๋จ๊ณ์ ๋ณํ๋ฅ ์๋(์ฝ
101)๊น์ง๋ ์๋งํ ์ฆ๊ฐํ๋ค๊ฐ ์ดํ ๊ธ๊ฒฉํ ์ฆ๊ฐํ๋ ์์์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ด๋ฌํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์๋์์กด์ฑ์ ์ ํํ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๊ท๋ช
๋์ง ์์์ง๋ง, ์ด๋ Stefan
effect๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ํ์์ผ๋ก ์ค๋ช
๋ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ํ์์ ๊ฐ๋ตํ ๊ธฐ์ ํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค(Rossi, 1991). ์์ ํ ์ฌ์ด์ ์ ์ฑ์ ์ฒด๊ฐ ์กด์ฌํ๊ณ
์ธ๋ถ์ ํ์ ๊ฐํด ๋ ํ์ ๋ถ๋ฆฌ์ํฌ ๋, ์ธ๋ถ ํ์ค์ ์๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ ์ฒด๊ฐ ํ์ ์ก์๋น๊ธฐ๋ ์ ์ฑ๋ ฅ์ ํฌ๊ฒ ๋ํ๋๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์๋ ์๋ง์ ๋ฏธ์ธ๊ณต๊ทน์ด
์กด์ฌํ๋ฉฐ, ๊ณต๊ทน ์์๋ ์ ์ฑ์ ๊ฐ์ง ์์ ์(free water)๊ฐ ์กด์ฌํ๋ค. ๋๋ฌธ์, ์ด๋ฌํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐํด์ง๋ ํ์ค ์๋์ ๋ฐ๋ผ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ Stefan
Effect์ ๊ฐ์ ์๋์์กด์ ์ธ ์ ํญ์ ๋ํ๋ด์ด ๋น ๋ฅธ ํ์ค์๋์ ๋ํ์ฌ ๋ ํฐ ์ ํญ๋ ฅ์ ๊ฐ๊ฒ ๋๋ค. ๋์ ๋จ๊ณ์ ๋ณํ๋ฅ ์๋์์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ๊ดด์์ญ(Fracture
process zone)์์์ micro-/meso-inertia์ ์ํ ํจ๊ณผ๊ฐ ์ฌ๋ฃ์ ํ๊ดด๋ฅผ ์ง๋ฐฐํ๊ฒ ๋๋ค(Pedersen et al., 2008;
Vegt et al., 2006).
|
Fig. 1. Comparison of Various Theories and Experimental Data (Malvar and Ross, 1998)
|
|
Fig. 2. Spring set of RBSN (Rigid Body Spring Network) Element (Bolander and Berton
et al, 2004)
|
์ด๋ฌํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์๋์์กด์ฑ์ ์ ๋ณํ์ (rheological) ๋ชจ๋ธ์ ํตํ ๊ฑฐ์์ ์ธ(macroscopic) ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋ชจ์ฌ๋ ์ ์๋ค. ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์์๋
์์์ ๊ณ ๋ คํ ์ ์์ฑ ๋ชจ๋ธ์ด ๊ฐ๋ฐ๋์ด ๋ํด์ ๋ฐ ๋ํ์ค์ ๋ฐ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ท ์ด์ ํด์ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋์๋ค(Barpi, 2004; Gatuing and Pijaudier-Cabot,
2002; Kim et al., 2013; Kim, 2011; Kim and Lim, 2011; Kim et al., 2011). ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ธฐ์กด
๊ฐ๋ฐ๋ ์ ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ํ์ฑ ์์์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์๋์์กด์ ์ธ ๋ ๊ฐ์ง ํ์(Stefan effect, Inertia effect)์
ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ชจ์ฌํ ์ ์๋ ๋ชจ๋ธ์ ํ๊ฐํ์๋ค.
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ํ๊ฐ๋ ์ฌ๋ฃ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฌด์์ ๊ฒฉ์ ๋ชจ๋ธ์ ์ผ์ข
์ธ RBSN(Rigid-Body-Spring- Network) ๋ชจ๋ธ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ๊ฐ๋ฐ๋์๋ค.
RBSN์ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ๊ฐ์ฒด๋ค์ ์กฐํฉ์ผ๋ก ๋ํ๋ด๊ณ , ๊ฐ์ฒด์ ๊ฐ์ฒด ์ฌ์ด์๋ ์คํ๋ง ์กฐํฉ์ด ์กด์ฌํ์ฌ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ธ๋ค(Bolander and Saito,
1998). Fig. 2๋ 2์ฐจ์์์์ RBSN ์์๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ฉฐ, ์
๊ณผ ์
์ฌ์ด์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์๋ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์๋ ์ธ ๋ฐฉํฅ(์์ง, ์ ๋จ, ํ์ ) ์คํ๋ง์ด ์กด์ฌํ๋ค.
์๋ ์์กด์ฑ์ ๋ชจ์ฌํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ธฐ์กด ์คํ๋ง ์ธํธ์ ์ ํ์ฑ, ์ ์์ฑ ์์๋ฅผ ๊ฒฐํฉํ์๊ณ , ์คํ๋ง์ ์์(Damage)์ด ๊ณ ๋ ค๋ ์ธ ๊ฐ์ง ๋ชจ๋ธ(์ ํ์ฑ ์์(VED),
์ ์์ฑ ์์(VPD), ์ ํ์์ฑ ์์(VEPD))์ด ๊ณ ๋ ค๋์์ผ๋ฉฐ(Fig. 3), ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ๋ํ ๊ตฌ์ฑ๋ฐฉ์ ์์ ์ ๋ํ๊ณ ์ด์ ๋ํ ๊ฒ์ฆ์ ์ํํ์๋ค.
๊ฒ์ฆ์ ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ง์ ์ธ์ฅ์ํ์ด ๋ชจ์ฌ ๋์์ผ๋ฉฐ, ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๋ณ์ ์ฐ๊ตฌ(Parameter study)๋ฅผ ํตํ์ฌ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ์๋ ฅ
๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ๊ณผ ๋น๊ต ๊ฒ์ฆ๋์๋ค. ์ ํด์ง ๋ณ์๋ฅผ ํตํ์ฌ ๋ค์ํ ๋ณํ๋ฅ ์๋์์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๊ตฌํ์๊ณ , ์ด๋ฅผ ํตํด ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
๋ฌผ์ฑ์ ๋ณํ ์ถ์ด๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค.
๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉ๋ ๋ณ์๊ฐ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์ดํด๋ณด๊ธฐ ์ํ์ฌ, ๋ ๊ฐ์ง ๋ณํ๋ฅ ์๋(1, 10)์์ ๋ณ์ ๊ฐ์ ๋ณํ๊ฐ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์ดํด๋ณด์๋ค.
|
Fig. 3. Rheological Models for Rate Dependency
|
2. ์ ๋ณํ์ ๋ชจ๋ธ(Rheological Model)
2.1 ์ ํ์ฑ ์์(Visco-Elastic Damage; VED) ๋ชจ๋ธ
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋์ ๋ฌผ์ฑ์ ํํํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, Maxwell unit์ด ๊ธฐ์กด ์คํ๋ง์ ๋ณ๋ ฌ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋, Standard Linear Solid(SLS) ๋ชจ๋ธ์
๋์
ํ์๋ค(Fig. 3(a)). SLS ๋ชจ๋ธ์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ ฅ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
(1)
์ฌ๊ธฐ์ ์ Maxwell unit์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ ฅ์ด๋ค. ๋ ์คํ๋ง unit์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ ฅ์ผ๋ก ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
(2)
์ฌ๊ธฐ์ ๋ ํ๊ดด ๊ณผ์ ๋์ ์์๋ ์คํ๋ง์ ๊ฐ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ํํ๋๋ค.
(3)
๋ ์์๊ณ์(Damage Factor)๋ก ์ ๋ฒ์๋ฅผ ๊ฐ๊ณ , ๊ท ์ด์ด ์ง์ ๋์ด ์คํ๋ง์ ๋ฐ์ํ๋ ์์์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ค.
Eq. (1)์์ Maxwell unit์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ ฅ()๊ณผ ๋ณํ๋ฅ ()์ ๊ด๊ณ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ธฐ์ ๋๋ค.
(4)
์ฌ๊ธฐ์ ๊ณผ ์ ๊ฐ๊ฐ Maxwell unit์ ์คํ๋ง ๋ณํ๋ฅ ๊ณผ ๋์ฌํฌํธ(Dashpot) ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ ํ๊ดด ๊ณผ์ ๋์ ์์๋ Maxwell unit์ ์คํ๋ง ๊ฐ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ Eq. (3)๊ณผ ๊ฐ์ด ํํ๋๋ค. ์ ๋์ฌํฌํธ์ ์ ์ฑ๊ณ์์ด๋ฉฐ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ธฐ์ ๋๋ค.
(5)
๋ ๋์ฌํฌํธ์ ์ด๊ธฐ ์ ์ฑ๊ณ์๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ ์ฒด ๋ณํ๋ฅ ์ Maxwell unit์ ๋ฐ์ํ๋ ์คํ๋ง๊ณผ ๋์ฌํฌํธ ๋ณํ๋ฅ ์ ํฉ์ผ๋ก ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
(6)
Eq. (6)์ ์๊ฐ t์ ๋ํ์ฌ ๋ฏธ๋ถํ๊ณ , Eq. (4)๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ Maxwell unit์ ๊ตฌ์ฑ๋ฐฉ์ ์์ ์ป์ ์ ์๋ค.
(7)
์ ๋๋ ์์ ํด์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ฐ ๋ณ์๋ฅผ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์ ๋ํ์ฌ ์ด์ฐํ ํ์๋ค.
(8)
(9)
(10)
Eqs. (8)~(10)์ Eq. (7)์ ๋์
ํ์ฌ ์ ๋ฆฌํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(11)
์ฌ๊ธฐ์ ์ด๊ณ , ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ํํ์
์ ๋๋ DEM(Discrete Element Method) ์ฝ๋ ๊ธฐ๋ฐ์ Burgerโs model์ ์ ๋๊ณผ์ ๊ณผ ์ ์ฌํ๋ค(Chen, 2011).
ํด์๊ณผ์ ์ ์ด๊ธฐ ๋จ๊ณ์์ ๊ฒฐ์ ๋ ์ด๊ธฐ ๋ณํ๋ฅ ์ Maxwell unit์ ์ด๊ธฐ์๋ ฅ ์ ๊ตฌํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋๋ฐ, ์ด๋ ์ด๊ธฐ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์์๋ ๋์ฌํฌํธ๊ฐ ํ์ฑํ ๋์ง ์์, ์ ์ฒด ๋ณํ๋ฅ ์ด Maxwell unit์ ์คํ๋ง ๋ณํ๋ฅ ๊ณผ ๋์ผํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ด๊ธฐ ๋จ๊ณ์์ ๊ตฌํ์ฌ์ง ์ด๊ธฐ ๋ณํ๋ฅ ๊ณผ ์ด๊ธฐ ์๋ ฅ(,)์ ๋ค์ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์์ ๊ฒฐ์ ๋ ๋ณํ๋ฅ ๊ณผ ํจ๊ป Eq. (11)์ ์ด์ฉํ์ฌ ์๋ก์ด ์๋ ฅ ์ ๊ตฌํ๋๋ฐ ์ด์ฉ๋๋ค.
๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฒด ์๋ ฅ์ Eq. (11), Eq. (2)์ ํจ๊ป Eq. (1)์ ํตํ์ฌ ๊ตฌํ ์ ์๋ค.
2.2 ์ ์์ฑ ์์(Visco-Plastic Damage; VPD) ๋ชจ๋ธ (Kim, 2011)
๋์
๋ ์ ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ Fig. 3(b)์ ๊ฐ์ด ๋ํ๋๋ค. ์คํ๋ง์ ์ ์์ฑ ์ฅ์น๊ฐ ์ง๋ ฌ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋์ด์๋ค. ๋ชจ๋ธ์ ํฌํจ๋ ๋ณ์์ธ ๊ณผ ๋ 2.1์ ์ ํ์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์์ ๋์
ํ Eq. (3), (5)์ ๊ฐ์ ์์๊ณ์๋ก ํํ๋๋ค. ์ ์ฒด ๋ณํ๋ฅ ()์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋๋ค.
(12)
์ฌ๊ธฐ์ ๋ ํ์ฑ ๋ณํ๋ฅ ์ด๊ณ , ๋ ์ ์์ฑ ๋ณํ๋ฅ ์ด๋ค. ๋ชจ๋ธ์ ์์ฉํ๋ ์๋ ฅ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
(13)
๋ชจ๋ธ์ ์ ์์ฑ ์์ญ()์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ Perzyna type ์์ผ๋ก ํํ๋ ์ ์๋ค.
(14)
์ฌ๊ธฐ์ ๋ Macaulay function ์ด๋ฉฐ, N()์ ๋ชจ๋ธ์ ๋ณ์์ด๋ค. Eq. (14)๋ Eq.(13)๊ณผ ํจ๊ป, ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์ ๋ํ์ฌ ์ด์ฐํ๋ ํํ๋ก ๋ํ๋๋ค.
(15)
์ฌ๊ธฐ์ ๋ ์ ํจ์ด์์๊ฐ(effective relaxation time)์ ๋ํ๋ด๊ณ , ์ ์๊ณ ์๋ ฅ(critical stress)๋ก์ ํ๊ดด ๊ธฐ์ค(fracture criteria)๋ก๋ถํฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ ๊ฐ์ด๋ค. ์ ์ํ ์๋ ฅ์ผ๋ก์ ์๊ฐ ๊ฐ๊ฒฉ n์์ ๊ฒฐ์ ๋ ๋ก๋ถํฐ ๊ตฌํด์ง๋ค. ์ฃผ์ด์ง Eq. (15)์๋ ์ขํญ๊ณผ ์ฐํญ์ ํญ์ด ์๋๋ฐ, ์ด ์์ ์์นํด์์ ์ผ๋ก ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ Golden section search ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ํด์๊ณผ์ ์์ ๊ณผ ์ฌ์ด์ ์ต์ ์ ๊ฐ์ ๊ตฌํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ํด์์ ์ต์์ ์ค์ฐจ ๋ฅผ ์ป์ ๋๊น์ง ๋ฐ๋ณต๋๋ค. ๊ตฌํ ๊ฐ๊ณผ ํด๋น ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์์ ๊ณ์ฐ๋ ๋ Eq. (13)๊ณผ ํจ๊ป ์ ์์ฑ ๋ณํ๋ฅ ์ ๊ตฌํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ค.
(16)
2.3 ์ ํ์์ฑ ์์(Visco-Elasto-Plastic Damage; VEPD) ๋ชจ๋ธ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์๋ ์ ํ์์ฑ ์์๋ชจ๋ธ์ Fig. 3(c)์ ๊ฐ์ด ๋ํ๋๋ค. ์ ํ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ Maxwell unit์ด ์ ์์ฑ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๋ณ๋ ฌ๋ก ๊ฒฐํฉ๋์ด
์์ผ๋ฉฐ, ๋ชจ๋ธ์ ์์ฉํ๋ ์๋ ฅ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(17)
์ฌ๊ธฐ์ ์ Maxwell unit์ ์๋ ฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ Eq. (11)๋ก๋ถํฐ ์ ๋๋๋ค. ๋ ์ ์์ฑ unit์ ์๋ ฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ , Eq. (15)๋ก๋ถํฐ ์ ๋๋๋ค.
3. ๋ชจ๋ธ ๊ฒ์ฆ
3.1 ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์์ ๋น๊ต
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์๋ ์ง์ ์ธ์ฅ์ํ์ ๋ํ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ(Cadoni et al., 2013)๋ฅผ ํ ๋๋ก ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ต ๊ฒ์ฆํ์๋ค. ์คํ์์๋ ํ
๋ณ์ด 60mm์ธ ์ ์ก๋ฉด์ฒด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ํธ(3.6MPa, 41,600MPa, 2,420kg/m3)์ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก์ ์ธ ๊ฐ์ง ๋ณํ๋ฅ ์๋(10-6(quasi-static), 1, 10)์ ๋ํ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋์ํ์๋ค(Fig. 4). ์คํ์ ํตํ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ์ ํตํ์ฌ ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๊ทธ๋ํ์ ์ฒจ๋(peak)๊ฐ,
์ด๊ธฐ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ, ๊ทธ๋ํ๊ฐ ์ฐจ์งํ๋ ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ํ์ธํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ๊ฐ ์ธ์ฅ ๊ฐ๋, ํ์ฑ๊ณ์, ํ๊ดด ์๋์ง์ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค.
ํด์์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ฉ์ฌ ํ์์ Fig. 5์ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๊ธฐ์ L๊ณผ h๋ ๊ฐ๊ฐ 60mm์ด๋ฉฐ, ์ํธ์ ๋๊ป ์ญ์ 60mm์ด๋ค. ์ํธ์ ์ข์ธก๋ฉด์ ๊ณ ์ ๋จ์ด๋ฉฐ,
์ฐ์ธก๋ฉด์๋ ์ธ์ฅ๋ฐฉํฅ์ ๋ณ์๊ฐ ํ์ค์ผ๋ก ๊ฐํด์ง๋ค. ์ด๋ ๊ฐํด์ง๋ ๋ณ์๋ ๋งค ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์์ ์ผ์ ๋์ ์ฆ๋ถ๋งํผ ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ผ์ ํ ๋ณํ๋ฅ ์๋๋ฅผ ๋ํ๋ด๋๋ฐ,
์ด๋ฅผ ํตํด ์ฃผ์ด์ง ๋ณํ๋ฅ ์๋(1, 10)์ ๋ฐ๋ฅธ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ชจ์ํ ์ ์์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ธ์ฅ์ฐํ๊ฑฐ๋์ Fig. 6์ ๊ฐ์ ์ด์ค์ ํ(bilinear) ์ฐํ ๊ฑฐ๋์ ๊ฐ์ ํ์๊ณ ,
์์์ ๊ฐ์ฑ ๊ฐ์๋ ์ด๋ฌํ ์ฐํ ๊ณก์ ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ํ๋ค.
|
Fig. 4. Experimental Stress-Strain Curves(Cadoni et al., 2013)
|
|
|
Fig. 5. Mesh Configuration and Boundary Conditions of Specimen for Simulation
|
|
Fig. 6. Bilinear Stress-Crack Opening Relation(Kim, 2011)
|
์คํ์ ํตํ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ๊ณผ ๋น๊ตํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, ํด์์ ํตํ ์๋ ฅ๊ณผ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ตฌํ์๋ค. ํด์ ๊ณผ์ ๋์ ์ข์ธก ๊ณ ์ ๋จ๊ณผ ์ฐ์ธก ํ์ค ์ฌํ์ง์ ์
๋ชจ๋ ๋
ธ๋์ ๋ฐ์ํ๋ ํ์ ์ดํฉ์ ๊ฐ๊ฐ ๊ตฌํ๊ณ , ์ํธ์ ๋จ๋ฉด์ ์ผ๋ก ๋๋์ด ์ข์ธก๊ณผ ์ฐ์ธก์ ์๋ ฅ์ ๊ตฌํ์๋ค. ์ดํ ์ข์ธก๊ณผ ์ฐ์ธก์์ ๊ณ์ฐ๋ ์๋ ฅ์ ํ๊ท ์
๊ตฌํ์ฌ ์ํธ์ ์๋ ฅ์ ๊ตฌํ์๋ค. ๋ณํ๋ฅ ์ ์ฐ์ธก๋ฉด์ ๋ชจ๋ ๋
ธ๋์์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ณ์์ ํ๊ท ์ ๊ตฌํ๊ณ ์ด๋ฅผ ์ํธ์ ์ ์ฒด ๊ธธ์ด๋ก ๋๋์ด ๊ตฌํ์๋ค.
ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๋ค์ด๊ฐ ๋ณ์ ๊ฐ์ ๋ณํ์ํค๋ ๊ณผ์ ์ ํตํ์ฌ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ทผ์ฌ์์ผฐ์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ ๋ชจ๋ธ๋ณ๋ก ๋ณํ๋ฅ ์๋ 1์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๋ณ์๋ฅผ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ง๊ฒ ์กฐ์ ํ์๋ค. ์ดํ ๋ณ์ ๊ฐ์ ๋ณํ์ํค์ง ์๊ณ ๋ค๋ฅธ ๋ณํ๋ฅ ์๋์์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ชจ์ํ์๋ค.
๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ณ์๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
์ ํ์ฑ ์์(VED) ๋ชจ๋ธ์ ๋ค์ด๊ฐ ๋ณ์๋ , , 2.8MPaโงs์ด๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์ ์ ํ์ฑ ๋ชจ๋ธ์ด ์ฆ๊ฐ์ํฌ ์ ์๋ ์ต๋ ๊ฐ์ฑ๊ณผ ๊ด๋ จ์ด ์์ผ๋ฉฐ, ๋ ์คํ๋ง ์์์ ๊ฐ์ฑ์ผ๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ฑ๊ณ์ ์ ๊ฐ๋ค. ํด์์์๋ ์ ๋ฅผ ๋ณํ์ํค์ง ์์, ์ค์ง์ ์ผ๋ก ๋ง์ด ๋ณ์๋ก ์ฌ์ฉ๋์๋ค.
์ ์์ฑ ์์(VPD) ๋ชจ๋ธ์ ๋ค์ด๊ฐ ๋ณ์๋ , , =1.8 ์ด๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ฑ๊ณ์๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ํด์์์๋ ์ , ๋ ๋ณ์๊ฐ ์กฐ์ ๋์๋ค.
์ ํ์์ฑ ์์(VEPD) ๋ชจ๋ธ์ ๋ค์ด๊ฐ ๋ณ์๋ , , 2.9MPaโงs, 0.042MPaโงs๋ก์, ๋ ๊ฐ์ง ๋ณ์(๊ณผ )๊ฐ
์กฐ์ ๋์๋ค. ์ ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์์ ๊ณ ๋ ค๋์๋, ์ ๋ ๊ฐ์ง
๋ณ์ ์ค N์ 1๋ก ๊ณ ์ ์ํค๊ณ ๊ด๊ณ์์ ํตํ์ฌ ๋ก
๋ณ์๋ฅผ ํ๋ ์ค์ฌ ๋ชจ๋ธ์ ๋จ์ํ ์์ผฐ๋ค.
ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์คํ์์ ์งํํ ๋ณํ๋ฅ ์๋(1, 10)์์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ์ ๋น๊ต๋์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒฐ๊ณผ๋ Fig. 7(a)~(c)์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ ์ ๋ฐ์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ๊ทธ๋ํ์ ํ์ฑ
๊ตฌ๊ฐ์์์ ์๋ ฅ์ ๊ฐ์ด ์์นํ๊ณ ์ถ๋ ์ด๋ ํ์์ด ๋ฐ๋ณต๋จ์ ํ์ธํ ์ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ํด์์์ ์ ์ํ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ํ๋ ์
์ฌํ์ ๋ฐ์ฌํ์ ์ํฅ์ผ๋ก
๋ํ๋๋ ํ์์ด๋ค. ํด์๊ณผ์ ๋์ ์ฐ์ธก๋ฉด์ ๋
ธ๋์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ ฅ์ ์ธก์ ํ๊ณ , ์ด ์๋ ฅ์ ํ์ฑ์์ญ์์ ์์นํ๊ณ ์ถ๋ ์ด๋ ํ ๊ตฌ๊ฐ๋์์ ์๊ฐ์ ์ธก์ ํ๋ฉด
2.84 ร 10-5s๋ก, ํด์์ ์ฌ์ฉ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ด๋ก ์ ํ์ ์ ๋ฌ์๋ ๊ฐ ์ํธ์ ๊ธธ์ด L์ ์๋ณตํ๋ ์๊ฐ 2.85 ร 10-5s๊ณผ ๊ฑฐ์ ์ผ์นํจ์ ํ์ธํ์๋ค. ์คํ์ SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ ๊ฒ์ผ๋ก, ์ํธ์
์์ชฝ์ ๊ธ์์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์ฌ๊ฐ ๋จ๋ฉด์ bar๊ฐ ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์์ด ํ์ชฝ bar๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ ๋ฌ๋ ์ธ์ฅ ํ(Tensile wave)๊ฐ ์ํธ์ ํต๊ณผํ์ฌ ๋ค์ ํธ
bar๋ก ์ ๋ฌ๋๋ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค(Cadoni et al., 2013). ๋๋ฌธ์, ๋ณธ ํด์์ ์ํธ๋ง ๋์์ผ๋ก ํ์ฌ ์์ชฝ์ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ์ค์ ํ
๊ฒ๊ณผ๋ ๊ทธ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ด ๋ฌ๋ผ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ฐ์ ํ์ฑ๊ตฌ๊ฐ์์์ ์ฃผ๊ธฐ์ ๋จ๋ฆผ ํ์์ด ๋ํ๋์ง ์์๋ค. ๋ํ ์คํ์์ ์ฌ์ฉํ ์ธก์ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์ ์ต๋ 10-6s๋ก์, ํด์์์ ์ด์ฉํ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ 4.0 ร 10-7s๋ณด๋ค 2.5๋ฐฐ๋งํผ ํฌ๋ค. ๋๋ฌธ์, ํด์์์ ์ฃผ์ด์ง ์๊ฐ ์์ ๋ ๋ง์ ๋ฐ์ดํฐ๋ค์ด ๋ค์ด์ ์๊ธฐ ๋จ๋ฆผ ํ์์ด ๋ ํฐ ๋น๋๋ก ๋ํ๋ฌ์์ ์ถ์ธกํ ์ ์๋ค.
ํํธ, ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ(Fig. 7(d))๋ฅผ ํตํด ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ ๋นจ๋ผ์ง์๋ก ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ทธ๋ํ์์ ์๋ ฅ์ด ํ๋ฒ ์ถ๋ ์ด๋ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ๋ ํฌ๊ฒ ๋ํ๋จ์
ํ์ธํ ์ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ์๋ ฅ์ด ํ๋ฒ ์ถ๋ ์ด๋ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์ ์์ ๊ธฐ์ ํ ํ๊ฐ ์ํธ์ ๊ธธ์ด๋ฅผ ์๋ณตํ๋ ์๊ฐ์ผ๋ก ๋์ผํ์ง๋ง, ๋์ผํ ์๊ฐ๊ฐ๊ฒฉ์์ ๋ฐ์ํ๋
๋ณํ์ด ๋์ ๋ณํ๋ฅ ์๋์์ ๋ ํฌ๊ฒ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
|
Fig. 7. Simulated Stress-Strain Curves with Experiment
|
Fig. 7(a)~(c)์ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๊ฐ๊ฐ์ ๋ชจ๋ธ์ด ๋ชจ๋ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฌผ์ฑ ๋ณํ๋ฅผ ๋ฐ์ํ๊ณ ์์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ ํ์ฑ ์์(VED)
๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ์ฐ(Fig. 7(a)) ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ 1์ธ ๊ฒฝ์ฐ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๊ฐ ๊ฑฐ์ ์ ์ฌํจ์ ํ์ธํ ์ ์์ง๋ง, 10์ธ ๊ฒฝ์ฐ, ์ธ์ฅ ๊ฐ๋๊ฐ ์คํ๊ฐ์ ๋นํ์ฌ ๋ ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋จ์ ํ์ธํ์๋ค. Fig. 7(b)๋ ์ ์์ฑ ์์(VPD) ๋ชจ๋ธ์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค.
๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ 1์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๋์ ๋ณํ๋ ์ ๋ํ๋ด์ง๋ง, ํ์ฑ๊ณ์์ ๋ณํ(์ด๊ธฐ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ์ ์์น)๋ ๋ํ๋ด์ง ๋ชปํ์ฌ ์ ์ ํ์ค ์ํ์ ์ด๊ธฐ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ์ ๋์ผํจ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ 10์ธ ๊ฒฝ์ฐ ์ ํ์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๋นํ์ฌ ํ์ฑ๊ตฌ๊ฐ์์์ ๋จ๋ฆผ ํ์์ด ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๊ณ ๊ทธ ์ ์ฒด์ ์ธ ๊ฒฝํฅ์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ์ ๋, ํ์ฑ๊ณ์์ ๋ณํ(์ด๊ธฐ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ์
์์น)๋ฅผ ๋ํ๋ด์ง ์๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด๋ ๊ฐ๋ฐ๋ ์ ์์ฑ ์์๋ชจ๋ธ์ด ์ ์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ฅผ ๋๋ ์๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํ ๋ ํ์ฑํ๋๋ ํน์ฑ ๋๋ฌธ์ด๋ค. Fig.
7(c)๋ ์ ํ์์ฑ ์์(VEPD) ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ฉฐ, ๋ ๊ฐ์ง ๋ณํ๋ฅ ์๋(1, 10)์์ ์คํ์ ํตํ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ์ ๋ชจ์ฌํจ์ ํ์ธํ์๋ค.
Fig. 7(d)๋ ์ ํ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ์ด์ฉํ ๋ค์ํ ๋ณํ๋ฅ ์๋(0.1, 0.5, 1, 5, 10)์์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด, ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฌผ์ฑ(์ธ์ฅ๊ฐ๋, ํ์ฑ๊ณ์, ํ๊ดด์๋์ง)์ด
์ฆ๊ฐํ๊ณ , ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ ๊ฐ์ํ ์๋ก ์คํ์ ํตํ ์ ์ ํ์ค ํ์์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ก ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์๋ ดํด ๋๊ฐ์ ํ์ธํ์๋ค.
3.2 ๋ณ์ ์ฐ๊ตฌ(Parameter Study)
๊ฐ๋ฐ๋ ์ ํ์์ฑ ์์(VEPD) ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉ๋ ๋ ๋ณ์(, )๊ฐ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ํ์
ํ๊ธฐ ์ํด, ๋ ๊ฐ์ง ๋ณํ๋ฅ ์๋(1, 10)์์ ๊ฐ๊ฐ , ์ ๊ฐ์ ๋ณํ์์ผ๊ฐ๋ฉด์ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค(Fig. 8(a)~(d)).
|
Fig. 8. Parameter Study on VEPD Model
|
Fig. 8(a), (b)๋ ๋ณํ๋ฅ ์๋ 1์์ ๋ ๋ณ์์ ์ํฅ์ ์ดํด๋ณธ ๊ฒ์ผ๋ก, Fig. 8(a)๋ ์ ํด์์์ ์ ํด๋์ ๊ฐ(2.9MPaโงs)์ผ๋ก ๊ณ ์ ์์ผ ๋๊ณ , ๋ฅผ 0.0208, 0.0416, 0.0832MPaโงs๋ก ๋ ๋ฐฐ์ฉ ๋ณํ์์ผ๊ฐ๋ฉด์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋์ํ ๊ฒ์ด๋ค. Fig. 8(b)๋ ๋ฅผ ํด์์์ ์ ํ 0.042MPaโงs์ผ๋ก ๊ณ ์ ์์ผ ๋๊ณ , ๋ฅผ 1.45, 2.9, 5.8MPaโงs ๋ก ๋ ๋ฐฐ์ฉ ๋ณํ์์ผ๊ฐ๋ฉด์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋์ํ ๊ฒ์ด๋ค. Fig. 8(c), (d)๋ ๋ณํ๋ฅ ์๋ 10์ธ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ์ฌ ๊ฐ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋์ํ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํตํด์, ๋ฎ์ ๋ณํ๋ฅ ์๋(1)์ ๋นํ์ฌ ๋์ ๋ณํ๋ฅ ์๋(10)์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๋ ๋ณ์(, )๊ฐ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ(์ธ์ฅ ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ฐํ๊ตฌ๊ฐ)์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ํผ์ ํ์ธํ์๊ณ , ์ด ์ ๋นํ์ฌ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ด ๋ ํผ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ํตํด ์๋ ์์กด์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ ๋์ฌํฌํธ์ ์ ์ฑ๊ณ์์ธ ๋ ๋ณ์(, )๊ฐ ํฐ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ ๋ฏผ๊ฐํ๊ฒ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ๊ณผ, ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ ํ์ฑ์์ญ์ ๋ณ์()๊ฐ ์ ์์ฑ ์์ญ์ ๋ณ์()์ ๋นํ์ฌ ๊ฐ๋ ์์น ๋ฐ ์ฐํ๊ตฌ๊ฐ์ ๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นจ์ ํ์ธํ์๋ค.
4. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ํ์ค์ ๋ฐ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋์ ๋ฌผ์ฑ ๋ณํ๋ฅผ ๋ชจ์ฌํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, ๊ธฐ์กด RBSN ๋ชจ๋ธ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ด๋ ์คํ๋ง ์ธํธ์ ์๋์์กด์ ๊ฑฐ๋์ ๋ชจ์ฌํ
์ ์๋ ์ ๋ณํ์ (Rheological) ์์๋ฅผ ๋์
ํ์๋ค. ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ ํ์ฑ ์์(VED), ์ ์์ฑ ์์(VPD), ์ ํ์์ฑ ์์(VEPD)์
์ธ ๊ฐ์ง ๋ชจ๋ธ๋ก์, ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ๊ตฌ์ฑ๊ด๊ณ๋ฅผ ์ ๋ํ๊ณ ์ด๋ฅผ ์ ํ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ต ๋ฐ ํ๊ฐํ์๋ค. ๋ค์์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฒฐ๋ก ์ด๋ค.
(1)๊ฐ๋ฐ๋ ์ ํ์ฑ ์์(VED) ๋ชจ๋ธ์ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฌผ์ฑ(์ธ์ฅ๊ฐ๋, ํ์ฑ๊ณ์, ํ๊ดด์๋์ง)๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ํ์ง๋ง, ์คํ์ ํตํ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์
๋ณํ ์ถ์ด๋ ์ ๋ชจ์ฌํ์ง ๋ชปํจ์ ํ์ธํ์๋ค.
(2)์ ์์ฑ ์์(VPD) ๋ชจ๋ธ์ ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฌผ์ฑ(์ธ์ฅ๊ฐ๋, ํ๊ดด์๋์ง) ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๋น ๋ฅธ ๋ณํ๋ฅ ์๋(10)์์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ์ ๋ณํ ์ถ์ด๋ฅผ ์ดํด๋ณด์์ ๋, ์ ํ์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๋นํ์ฌ ์คํ์ ํตํ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ณํ ์ถ์ด๋ฅผ ๋ ์ ๋ํ๋ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ด๋,
์ ์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ์ดํ์ ํ์ฑํ๋๋ ๋ชจ๋ธ์ ํน์ฑ์ผ๋ก ์ธํด ํ์ฑ๊ณ์ ๋ณํ๋ ๋ํ๋ด์ง ๋ชปํจ์ ํ์ธํ์๋ค.
(3)์ ํ์์ฑ ์์(VEPD) ๋ชจ๋ธ์ ์ ํ์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ์ ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฐํฉํ ๊ฒ์ผ๋ก์, ๋ณํ๋ฅ ์๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฌผ์ฑ(์ธ์ฅ๊ฐ๋, ํ์ฑ๊ณ์, ํ๊ดด์๋์ง)
๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๋ํ ์คํ์ ํตํ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๋ณํ ์ถ์ด๋ฅผ ์ ๋ชจ์ฌํ๋ฉฐ, ํ์ฑ๊ณ์ ๋ฐ ํ๊ดด์๋์ง ๋ณํ๋ ์ ๋ชจ์ฌํ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ ํ์ฑ
์์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐํด์ง๋ ๋ณํ๋ฅ ์๋๊ฐ ๋๋ ค์ง์๋ก, ์คํ์ ํตํ ์ ์ ํ์ค ์ํ์ ์๋ ฅ ๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ๋ก ์๋ ดํจ์ ํ์ธํ์๊ณ , ๋ชจ๋ธ์ ๋ ๋ณ์(, )๊ฐ ๋น ๋ฅธ ํ์ค ์๋์์ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ณ , ์ ๋นํ์ฌ ์ด ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
(4)ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก๋ถํฐ ๋ํ๋ ์๋ ฅ-๋ณํ๋ฅ ๊ด๊ณ์ ํ์ฑ๊ตฌ๊ฐ์์ Bump ํ์(์๋ ฅ์ ์์น๊ณผ ์ถ๋ ์์ด ๋ฐ๋ณต๋๋ ํ์)์ด ๋ฐ์ํจ์ ํ์ธํ ์ ์๋๋ฐ, ์ด๋
ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ฅธ ์
์ฌํ์ ๋ฐ์ฌํ์ ์ํฅ์ ์ํ์ฌ ๋ฐ์ํ๋ ํ์์ด๋ค. ์๋ ฅํ๊ฐ ์์นํ์ฌ ํ๋ฒ ์ถ๋ ์ด๋๋ฐ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ์๊ฐ์ ํ๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋งค์ง์
์๋ณตํ๋ ์๊ฐ๊ณผ ๋์ผํจ์ ํ์ธํ์๊ณ , ์ด๋ฌํ ํ๊ฐ ํ์ฑ ์์ญ์์ ์ฃผ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ๋ํ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
์ด๋ฌํ ๋ชจ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ ์ฒด์ ์ธ ๊ฒฝํฅ์ด ์ ์ฌํ๋ ๋ค์์ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ํ๋ด๋๋ฐ ์ด๋ ๋ ๊ฐ์ง ์์ธ(์คํ๊ณผ ๋ค๋ฅธ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด, ํด์๊ณผ ์คํ ๊ฐ์ ์ธก์ ์๊ฐ
๊ฐ๊ฒฉ ์ฐจ์ด)์์ ๋ํ๋๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํตํด, ์ ํ์์ฑ ์์(VEPD) ๋ชจ๋ธ์ด ์ง์ ์ธ์ฅ์ ๋ฐ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์๋์์กด์ฑ์ ์ ๋ชจ์ฌํ ์ ์์์ ํ์ธํ์๋ค. ํฅํ ์ฐ๊ตฌ์์๋, ๊ฐ๋ฐ๋
์ ํ์์ฑ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉ๋ ๋ ๊ฐ์ ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ ํ ์กฐ์ ํ์ฌ ๋ณด๋ค ๋ค์ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฌ๋ฃ์ ์๋์์กด์ฑ์ ๋ํ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ชจ์ฌํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๋ํ ์คํ์
ํตํ ์ฌ๋ฃ์ ์๋์์กด์ ์ธ ํ๊ดดํ์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํตํ์ฌ ๋น๊ต ๊ฒ์ฆํด๋ณด๊ณ ์ ํ๋ค.