3D DIC 성능평가

영상방식 변형계측(3D-DIC/ 3D Digital Image Correlation)

시스템을 이용한 스마트스템 성능평가

시험목적
  • 스마트스템 베이스 유체와 일반적인 전색물질의 발파효과를 비교 평가
  • 축소 모형 벤치발파와 트라우즐 연주시험을 초고속 카메라를 활용한 영상방식 변형계측 시스템을 적용하여 성능 평가 
성능평가 시험내용
  • 시험 전색재료 : 모래, 13mm 골재, 스마트스템 베이스 유체 
  • 콘크리트 블록, 연주블록 발파공 약실에 소량의 에멀젼 폭약, 전기뇌관으로 기폭 
  • 발파에 따른 콘크리트, 연주블록의 확대치 및 동적 팽창을 평가 
시험결과 및 스마트스템 우수성
  • 스마트스템 베이스 유체를 전색재료로 사용하였을 때 모래전색의 경우 보다 파괴영역이 190% 증가하였음 
  • 개발된 전단농화유체 기반의 전색재를 다양한 발파공사에 적용하였을 때 발파공 밀폐성능을 향상시켜 전체 투입 화약량을 감소 할 수 있는 가능성을 확인함 

  • 모래 전색과 비교 시 연주확대율 18% 증가함 

  • 스마트스템 시료 적용한 경우 모래전색에 비하여 1.6배 높은 동적변위 발생

  • 스마트스템 베이스 유체는 발파공 내부에서 폭발에너지를 균일하게 전달함  

  • 발파공 내부 전색재료가 분출되기까지의 저항시간은 모래전색 보다 스마트스템 시료가 2배 정도 오래 지속됨 

  • 스마트스템 시료의 우수한 발파효과는 충격파 전달의 유리한 특성 외에도 효과적인 밀폐효과가 작용함을 확인

축소 모형 실험

(트라우즐 연주시험 및 고속 3차원 이미지영상상관 기법을 이용한 전색재 별 발파효과에 대한 연구, 한국지반공학회, 2021)

목적
벤치발파 축소모형 실험을 통해 전색재료 적용에 따른 파괴형태 비교
내용
  • 축소모형 파괴체적 측정
  • 3D-DIC(3D Digital Image Correlation) 시스템을 적용하여 콘크리트 표면의 동적변형률 측정
결과
  • 스마트스템 적용 시 파괴체적 190% 증가
  • 폭발에너지 전면 자유면 방향으로 방사 확인, Kick-back 현상 감소 확인 
  • 모래전색에 비해 넓은 영역으로 파괴변형 발생
  • 기대효과 : 스마트스템을 전색재료 활용 시 발파효과 상승, 투입 화약량을 줄일 수 있음

3D DIC 성능평가

영상방식 변형계측(3D-DIC/ 3D Digital Image Correlation)

시스템을 이용한 스마트스템 성능평가

시험목적
  • 스마트스템 베이스 유체와 일반적인 전색물질의 발파효과를 비교평가
  • 축소 모형 벤치발파와 트라우즐 연주시험을 초고속 카메라를 활용한 영상방식 변형계측 시스템을 적용하여 성능 평가
성능평가
시험내용
  • 시험 전색재료 : 모래, 13mm 골재, 스마트스템 베이스 유체
  • 콘크리트 블록, 연주블록 발파공 약실에 소량의 에멀젼 폭약, 전기뇌관으로 기폭
  • 발파에 따른 콘크리트, 연주블록의 확대치 및 동적 팽창을 평가
시험결과 및

스마트스템

우수성

  • 스마트스템 베이스 유체를 전색재료로 사용하였을 때 모래전색의 경우 보다 파괴영역이 190% 증가하였음
  • 개발된 전단농화유체 기반의 전색재를 다양한 발파공사에 적용하였을 때 발파공 밀폐성능을 향상시켜 전체 투입 화약량을 감소 할 수 있는 가능성을 확인함
  • 모래 전색과 비교 시 연주확대율 18% 증가함
  • 스마트스템 시료 적용한 경우 모래전색에 비하여 1.6배 높은 동적변위 발생
  • 스마트스템 베이스 유체는 발파공 내부에서 폭발에너지를 균일하게 전달함
  • 발파공 내부 전색재료가 분출되기까지의 저항시간은 모래전색 보다 스마트스템 시료가 2배 정도 오래 지속됨
  • 스마트스템 시료의 우수한 발파효과는 충격파 전달의 유리한 특성 외에도 효과적인 밀폐효과가 작용함을 확인
01 발파결과
02 파괴변형 과정
Fracture volume (m3) : 0.08

Fracture volume (m3) : 0.15

연주실험

(트라우즐 연주시험 및 고속 3차원 이미지영상상관 기법을 이용한 전색재 별 발파효과에 대한 연구, 한국지반공학회, 2021)

트라우즐 연주시험 결과 (연주확대치 및 절단단면)

연주확대치 스마트스템(900%), 골재(670%), 모래(600%)
발파공 내부 전색재료가 분출되기까지의 저항시간은
모래전색 보다 스마트스템 시료가 2배 길어짐
모래골재스마트스템

전색재 분출 저항 평가

수치해석 결과 ANSYS AUTODYN 3D


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