과학연구

재료의 파괴과정을 해석하는데서 리용되는 상마당법의 계산정확도를 위한 기준들

 2022.8.8.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》

구조물의 파괴는 공학실천에서 많이 부닥치는 문제로서 파괴력학이나 손상력학의 원리와 리론들을 콤퓨터를 리용한 수값해석방법에 적용하여 파괴과정을 해석하는 문제는 현시기 매우 중요한 문제로 나서며 지난 세기말부터 력학과 공학분야들에서 광범히 연구되고있다.

상마당법은 파괴과정의 수값해석에서 복잡한 균렬문제들을 쉽게 해결할수 있는것으로 하여 세계적으로 광범한 주목을 모으고있으며 이미 많은 파괴해석문제들의 해결에 리용되고있다.

상마당법은 균렬확산리론에 기초하여 리산화된 계의 내부에 존재하는 불련속을 직접 묘사의 방법으로가 아니라 손상된 정도를 나타내는 상마당변수를 확산하는 방법으로 묘사하여 균렬추적을 진행하지 않고도 파괴과정을 해석할수 있는 방법이다. 상마당법은 균렬의 확산너비를 쉽게 조종할수 있고 다중균렬이나 균렬분기와 같은 복잡한 균렬경로들을 자연적으로 나타낼수 있는 우점으로 하여 계산력학분야에서 파괴문제를 수값해석하는 가장 우수한 방법중의 하나로 인정되고있다.

그러나 이 방법에서는 파괴과정에 물체가 받을수 있는 최대짐을 정확히 예측하기 어려운 문제가 존재한다. 이 문제를 해결하기 위하여 상마당모형을 구성하는데 리용되는 에네르기감소함수와 균렬형태함수를 새롭게 개발하기 위한 연구들이 많이 진행되였다.

이 과정에 상마당모형에서 리용되는 에네르기감소함수와 균렬형태함수가 계산결과에 영향을 준다는데 대해서는 밝혀졌지만 새롭게 개발된 이러한 함수들을 결합한다고 하여 항상 우수한 상마당모형이 얻어지게 되는것은 아니다.

우리는 상마당모형을 리용한 재료의 파괴과정해석에 대한 연구를 심화시키는 과정에 에네르기감소함수와 균렬형태함수가 만족하여야 할 3가지 기준들을 새롭게 개발하였다.

지금까지 연구된 많은 에네르기감소함수들과 균렬형태함수들의 조합에 의하여 이루어지는 모든 상마당모형들에 대한 분석을 진행하였다.

상마당모형들중에서 3가지 기준을 다 만족하는 모형만이 확산파라메터의 의존성이 매우 적고 최대짐과 균렬경로를 비롯한 계산결과들이 정확하다는것을 확인하였다.

이러한 연구성과는 국제학술잡지《Engineering Fracture Mechanics》에 연구론문 《Three criteria for ensuring computational accuracy in phase field modelling》(https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2022.108289)으로 발표되였다.