R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C078832-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 3D 프린팅된 비정형 입자로 구성된 입상체의 지반-구조물 상호작용 영역에서 광탄성 측정기법을 이용한 지반 내 주응력 분포 측정 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-08-14 ~ 2016-08-26 | |||||
| 연구책임자 | 정영훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 100,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 100,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 경희대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001558-01 | |||||
| ISBN | 979-11-5711-256-2 | |||||
| 주요 내용 |
3차원 프린팅 기술로 제작된 비정형 입자를 적층하여 입상체 모형 지반을 구성한다. 광탄성 재료로 만들어진 입자의 접촉력 전달 패턴을 효과적으로 관찰하기 위해 LED 백라이트 기술을 이용한 편광조명 광탄성 측정장치를 개발한다. 지반 아칭 효과가 발현될 수 있는 지반-구조물 모형을 구성하고 입상체 상부면에 주응력 방향 조절이 가능한 재하 장치를 이용하여 재하시험을 실시하여 상재하중을 조절하며 주응력 분포를 측정한다. [최종목표] 비정형 입자가 적층된 대규모 모형 입상체 지반의 구축과 이를 이용한 주응력 방향 조절 재하 시험 및 광탄성 이미지 분석 - 500개 이상의 충분한 숫자의 비정형 입자의 적층 - 다양한 주응력 방향 조절이 가능한 재하 장치 - LED 백라이트를 이용한 대면적 편광 조명 장치 개발 - 입상체에 대한 광탄성 이미지 분석을 통한 변위-응력 통합 측정 - 접촉력 사슬 구조의 선형 이미지화 및 정량적 분석 기술 - 모폴로지(morpology) 이론을 이용한 입자형상의 수학적 표현 - 3차원 출력 최적화를 위한 3차원 캐드 알고리즘 개발 - 소요 시간 내 비정형 입자의 3차원 프린팅 출력 [연구내용 및 범위] 연구목표 1.1000개 이상의 광탄성 입자를 가지는 모형 지반과 관련 재하 장치 (1) 대규모 광탄성 모형 지반 실험체 및 재하장비 구축 - 2차원 광탄성 입자로 구성된 모형 지반 실험체에 대한 정적-동적 재하장치 개발 - 주응력 방향의 조절을 위한 재하장치 설계 (2) 광탄성 입자의 대량 제작기술 개발 - 광탄성 코팅재의 정밀 재단 기술 개발 - 광탄성 재료에 손상을 최소화 할 수 있는 워터젯 가공 기술 개발 (3) LED 백라이트 편광조명 광탄성 측정장치 개발 - 대면적 LED백라이트 조명 및 광탄성이미지 수집 센서의 편광 방향 조향 장치 설계 및 제작 연구목표 2.대규모 광탄성 모형 지반 실험체 및 재하장비 구축 (1) 대규모 광탄성 모형 지반에 대한 재하 시험 - 이방적 적층 입자 시험체에 대한 연직방향 재하시험 및 미시역학적 결과 분석 - 주응력 방향 조절 재하 시험 실시 및 힘 전달 구조 변화 관찰 (2) 타원형 형태의 광탄성 입자의 제작 기술 개발 - 접촉력을 받는 타원형 입자 내부의 정량적 응력 측정 방법 제시 - 실제 지반에서 나타날 수 있는 이방성을 구현하기 위한 타원형 입자의 수학적 적층방법 설계 (3) 지반 아칭 효과 분석을 위한 지반-구조물 접촉 모형 제작 - 아칭효과에 따른 하중분배 효율의 정량적 평가 - 광탄성 시험 이미지 분석 결과에 근거한 파괴 이전 하중분배 모형 제시 (4) 지반 아칭 효과 분석을 위한 지반-구조물 접촉 모형 제작 - 사일로 효과와 같이 아칭효과 분석이 가능한 지반-구조물 접촉 모형 제작 - 지반 아칭 형성을 위한 재하 시험 실시 및 광탄성 이미지 분석 연구목표 3. 3차원 프린팅을 이용한 비정형 입자 출력 기술 (1) 3차원 프린팅 기술을 이용한 비정형 광탄성 입자 제작 - 3차원 캐드 파일과 3차원 프린터를 이용한 비정형 입자의 시험 제작 - 워터젯 기술을 이용한 비정형 입자에 맞는 반사형 코팅재 재단 기술 개발 (2) 불규칙한 입자의 형상을 효과적으로 나타낼 수 있는 Morphology 표현모델 작성 - 제한된 시간에 빠른 입자 프린팅을 위한 3차원 프린팅 최적 알고리즘 개발 - 모폴로지 표현식의 analytical solution을 이용한 빠른 형상 처리 방법 알고리즘 구상 (3) 3차원 프린터를 이용한 비정형 입자 제작 - 개발된 최적 알고리즘을 이용하여 3차원 프린터로 대량 입자 출력 - 5종 이상의 서로 다른 크기 및 형태로 입자 제작 - 비정형 입자의 적층 방법에 따른 이방성 측정 기술 개발 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 광탄성 | 주응력 | 3차원 프린팅 | ||
| 영문 | Photoelasticity | Principal stress | 3D printing | |||
| 최종보고서 | 국토교통기술촉진사업-최종보고서-경희대.pdf | |||||