• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.485-494
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• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않고 절점들만을 이용하여 해석이 가능한 새로운 수치해석기법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 임의의 균열의 성장과정을 해석할 수 있는 효율적인 알고리즘을 개발하고, 이를 바탕으로 균열의 성장방향과 경로를 정확히 추정하여 일련의 균열진전해석을 수행할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 균열해석에 있어서는 균열선단의 특이성과 균열면의 분연속성을 수치적으로 반영할 수 있는 기법을 도입하여 균열을 모형화하였으며, 선형탄성파괴역학이론에 근거하여 균열해석과정을 정식화하였다. 또한, EFG 형상함수가 kronecker delta 조건을 만족시키지 못함으로써 발생하는 필수경계조건의 처리문제를 penalty법을 이용하여 해결하였다. 개발된 균열진전해석 알고리즘을 정지상태와 성장하는 상태에 있는 모드 Ⅰ, 모드 Ⅱ 및 혼합모드상태의 대표적인 균열문제들에 적용하여 응력확대계수와 균열성장방향 및 균열의 성장경로를 추정하고 이를 이론적·실험적 결과들과 비교함으로써 그 정확성과 효율성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.691-700
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• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.187-194
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• 2002

It has been reported that cracks in mechanical joints is generally under mixed-mode and there is critical inclined angle at which mode I stress intensity factor becomes maximum. The crack propagates in arbitrary direction and thus the prediction of crack growth path is needed to provide against crack propagation or examine safety. In order to evaluate the fatigue life of cracks in mechanical joints, horizontal crack normal to the applied load and located on minimum cross section is major concern but critical inclined crack must also be considered. In this paper mixed-mode fatigue crack growth test is performed far horizontal crack and critical inclined crack in mechanical joints. Fatigue crack growth path is predicted by maximum tangential stress criterion using stress intensity factor obtained from weight function method, and fatigue crack growth rates of horizontal and inclined crack are compared.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.761-769
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• 1994

열차 바퀴의 접촉하중에 의해 레일이 받는 하중형식은 모드 I과 모드 II가 조합된 혼합모드 하중 상태로서 본 연구에서는 레일강의 피로파괴거동을 규명하기 위해 Richard가 개발한 혼합모드 파괴시험편 및 시험 지-그(Jig)를 이용하여 파괴시험을 실시하였으며 그 결과로부터 혼합모드에 대한 용력강도계수의 상관관계를 이용하여 균열성장경로를 평가하고 기제안된 다양한 파괴기준을 비교하였다. 그 결과, 레일강의 균열성장경로는 최대원주응력설과 변형에너지밀도설을 파괴기준은 주변형률설을 따름을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권9호
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• pp.26-31
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• 2003

노후 항공기는 일반적으로 다중손상(MSD)이라고 하는 폭넓게 분포된 피로손상을 내포하고 있다. 2024-T3 알루미늄합금과 같은 연성재료에 있어서 다중손상은 전통적인 파괴역학에서 예측할 수 있는 것보다 낮은 운용수명을 예측하게 만드는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 다중손상을 갖는 평판 구조물을 모델링한 Fastener Hole을 갖는 2024-T3 알루미늄합금 판재로 제작된 Hole/Slot type M(T) 시편에 예입압입을 적용한 후 피로시험을 수행하여 피로균열 성장지연에 의한 운용수명 증가에 대한 효과를 연구하였다. 예비압입을 적용한 시편은 파단에 이르는 사이클수가 최소 10배에서 최대 40배까지 증가하였으며, 일정진폭 하중의 최대값을 증가시킴에 따라서 그 효과가 감소함을 보여주었다. 또한, 압입에 의한 균열성장지연 메커니즘은 균열진전경로가 압입자국에 들어서면서 균열성장률이 감소하기 시작하며 압입자국의 중심을 지나면서 최소균열성장률 상태로 일정한 시간동안 균열성장이 정체됨으로써 피로수명이 연장됨을 밝혔다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.327-334
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• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제1권2호
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• pp.113-122
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• 1987

Ships and offshore strrctures are exposed to the corrosive surroundings, and the extablishment of the design criteria and the elucidation on the influence by this environment are requested to maintain the safety and to demonstrate the function of the structure. In this paper, the fatigue-crack-growth behavior on the compact tension specimens of quenched, tempered HT80 grade steels and RA36 high tensile steels having a single edge fatigue cracked notch respectively, were investigated under the repeated tensile stress with constant stroke in sea water for the welded parts by shielded metal arc welding. Main results obtained are summerized as follows; 1. The fatigue-crack-growth rates da/dN in sea water appeared to be greater behavior than those in air environment at the same stress intensisy factor range $\DeltaK$. 2. The correlation data of da/dN$\DeltaK$ of the two kinds of high tensile steels in sea water showed no great difference, however, the correlation data of da/dN$\DeltaK/\sigma_y$($\sigma_y$ stands for yield strength of the material) showed that the fatigue-crack-growth behavior of RA36 plate is affected by active path corrosion(APC) mechanism, while that of HT80 grade plate is mainly affected by hydrogen embrittlement mechanism.

• 한국해양공학회지
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• 제22권3호
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• pp.89-95
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• 2008

Fatigue cracked components often needs to be repaired during service. Standard repair schemes involve strengthening the component by connecting reinforcing members by means of rivets or welding by reducing the crack-tip stress intensity factors. Recent technological advances in fiber reinforced composite materials and adhesive bonding have led to the development of efficient repair schemes. In this study, the influence of various shape parameters on fatigue crack growth in the CCT type uniform thickness plates and the thin-ta-thick type stiffened panels repaired with woven fabric type Kevlar-Epoxy composite patch are studied experimentally.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.461-471
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• 1989

본 연구에서는 혼합 모우드 균열문제의 연구를 위하여 .KAPPA.$_{II}$ /.KAPPA.S1I\ulcorner조절이 간편하고, 균열진전경로가 하중방향에 따른 균일전면의 자유표면의 영향을 균일하게 한 시험편(이하 RCM 또는 round compact mixed-mode 시험편이라 한다)을 고안하여 균열길이 및 하중작용 방향에 따른 .KAPPA.$_{I}$ 및 .KAPPA.S1II를 수치해석한 다음 일반화 하였다. 또 고강도와 용접성이 요구되는 항공기부품, 압력용기, 지상운송차량 등에 사용되고 있는 5083-H115 알루미늄 합금에 대해 혼합 모우드 균열진전 방향 및 피로균열 진전특성을 분석하고자 한다.다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권6호
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• pp.151-158
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• 1994

본 연구에서는 수경성 시멘트 경화체의 구조적 결함인 휨강도를 향상시키시 위해 보통 포틀랜드 시멘트비를 0.1로 하여 혼합수량을 줄이고 수용성 고분자 물질인 Hydroxy Propy Methyl Cellulose(HPMC)를 첨가하여 시멘트입자의 윤활작용에 따른 균일한 분산효과와 결합효과를 얻도록 하였으며, twin roll mill로 혼련 성형하여 치밀하고 균일한 경화제 시편을 제조하였다. 이러한 고강도 시멘트 경화체의 휨강도는 약 96MPa, 탄성계수는 60GPa로 우수한 특성을 나타내었다. 고강도 시멘트의 고강도화 기구는 100${\mu}m$ 이상의 큰 기공제거 및 균열성장경로인 모세관 기공의 감소, 미수화 시멘트의 증가로 인한 탄성계수의 증가와 crack toughening(입자 가교, 고분자 섬유 가교, frictional interlocking)에 의한 파괴 인성의 향상 때문인 것으로 판단된다.