크루즈 선박이나 레저선에는 매우 많은 유리창이 존재하며, 주로 적층 유리가 사용된다. 유리와 같은 취성 재료의 파괴 및 손상 예측은 공학 및 과학 분야뿐만 아니라 군사적인 측면의 조선 분야에서도 매우 중요한 연구 분야이다. 동적 파괴 현상은 높은 변형률을 가지고 매우 빠른 속도로 발생하며, 실험에는 일반적으로 많은 비용과 위험이 동반되기 때문에 반복적 재현 및 정밀한 관측에 어려움이 있다. 결합 기반 페리다이나믹 모델은 주로 취성 재료의 동적 파괴 해석에 많이 이용되고 있다. 특히 적층 유리 구조물의 다양한 손상 형태를 결합 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 이용하여 구현된 바 있다. 그러나 실제 적층 구조물과 페리다이나믹 시뮬레이션 모델간 층간 재료에 대한 차이가 있어 구조물의 전체적인 거동 및 손상에서 차이를 보일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 페리다이나믹 층간 재료 모델링을 통해 실제 적층 구조물에 보다 유사하도록 층간결합 모델을 사용한다. 일반적으로 층간 재료의 두께는 매우 얇기 때문에 층간 재료를 명시적으로 모델링 할 경우, 많은 해석 시간과 메모리가 소모되어 비효율적이다. 본 연구에서는 층간 재료를 가상절점으로 대체하여 층간 결합의 효과를 효율적으로 포함할 수 있도록 한다. 또한 압축 상태의 적층 구조물 해석을 위해 단거리 상호작용력에 기반한 투과 방지법을 도입하고 파라미터 테스트를 통해 검증하며, 층간 결합 모델링의 효율성을 확인한다. 그리고 층간 재료 유무에 따른 적층 구조물의 손상 패턴에 대해 비교, 분석하고, 최종적으로 선박에 사용되는 적층 유리 구조물에 대한 동적 파괴 시뮬레이션을 수행해 결과를 분석한다.
Cruise and passenger ships have many windows. Specially, a laminated glass is mainly used. Prediction of cracks and damages of brittle materials such as glass is a very important research field of engineering and science as well as military. The dynamic fracture phenomenon occurs at very high speed with high strain. In general, because experiments are much costs and risks involved and have difficulties in repetitive reproduction and detail observation, bond-based peridynamics has been mainly used in dynamic fracture analysis of brittle materials. Especially, various damage patterns of the multilayered glass structures in experiments were implemented with a bond-based peridynamic simulation. The interlayer is omitted from the peridynamic model while the actual multilayered glass structure include thin elastic interlayer material in experiment. The interlayer material is very thin, so explicit modeling is very inefficient. In this paper, peridynamic interlayer modeling for multilayered structures is used. Instead of explicit modeling for interlayer materials, peridynamic fictitious particles are used. the computational efficiency and accuracy of the peridynamic interlayer model are verified by 2D numerical tests. In addition, preventing penetration schemes based on short-range interaction force are investigated for multilayered structure under compression through numerical tests. In this paper, we compared the damage patterns of structures with peridyanmic interlayer model to the damage patterns of structures without peridynamic interlayer model.