• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.3
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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.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.4
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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.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1991.11a
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• pp.21-31
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• 1991

대부분의 구조물은 정하중뿐아니라 동하중을 받고있으며, 반복되는 동하중에 의해 구조물은 피로를 받게되고 가장 취약한 부위에 작은 미시균열이 발생된다. 미시균열이 성장, 확산되어 기술적으로 인지되는 길이가 0.5 mm 이상이 될때 이를 거시균열이라 하는데, 거시균열의 균열성장은 파괴역학적 해석 방법의 도입으로 많은 공학적 재료들이 광범위하게 연구되었으며, 거시균열의 확산과 연관되어지는 균열닫힘과 미시구조의 관계가 연구되었다. 최근에는 거시균열의 해석과 같이 응력강도가 미시균열에서의 확산거동에 미치는 영향을 설명하는데 많은 관심을 가지게 되었다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.243-243
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• 2003

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.383-390
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• 1998

0.93m/sec의 평균속도는 변위제어 삼점휨 실험된 콘크리트 보의 하중-변위 측정결과를 선형탄성파괴역학모델과 가상균열모델에 기초한 유한요소법으로 분석하였다. 두 모델 모두 실험결과와 잘 일치하며, 균열성장길이가 약 60∼70㎜가 될 때까지 안전된 균열성장을 보이다 불안정한 균열성장에 의해 파손되었다. 선형탄성파괴역학모델에 의한 수치해석 결과 에너지해방률은 균열성장길이에 비례해서 증가하였으며, 최대값(202N/m)에 이르게 되면 일정한 값을 유지하였다. 가상균열모델에 기초한 수치해석결과 이 연구에 사용된 하중속도와 시험편의 크기에 대해 70㎜의 완전한 파괴진행대가 평성되었으며, 이는 기존의 정적 실험결과에 대한 수치해석 결과보다 상당히 작은 값이었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1183-1192
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• 1989

본 논문에서는 평면변형률 상태하에서 안정하게 성장하는 균열선단에 집중 되어있는 강소성역의 해석에 역점을 두어 재결정법과 탄.소성유한요소법을 도입하여 안정 성장균열 선단에 형성되는 균열 성장저항에 직접적인 영향을 미치고 있는 소성 역의 크기나 형태에 대한 실험 및 해석을 하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.493-498
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• 2011

구름접촉피로는 차륜과 레일의 반복적인 접촉으로 인하여 발생하는 표면손상현상으로 점차 증가하는 레일손상 중 하나이다. 접촉마모 및 주기적 그라인딩보다 균열의 성장속도가 더 빨라 균열진전이 시작되는 최소균열크기(minimum crack size for growth)는 레일의 파괴방지 및 유효한 유지보수전략을 수립하는데 기초자료로 활용된다. 본 연구에서는 최소균열크기를 예측하기 위하여 차륜레일의 접촉에 영향을 미치는 주요 파라미터를 변화시키면서 최소균열크기의 변화를 살펴보았다. 이를 위하여 Fletcher와 Kapoor의 "2.5D"모델을 적용한 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하였으며, 최대접촉하중(1174MPa), 표면마찰계수(0.1, 0.2, 0.3 and 0.4), 잔류응력, 접촉에 의한 표면마모(1.0nm/cycle), 그라인딩량(0.3mm/10MGT)을 파라미터로 하여 해석을 수행하였다. 해석결과 최소균열크기는 해석조건에 따라 1.41-1.95mm로 계산되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.11
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• pp.1137-1143
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• 2015

The stage II fretting fatigue crack growth and branching, i.e., the process of fretting fatigue crack growth starting in an inclined direction and then changing to the normal direction, is analyzed using the finite element method. The fretting fatigue experiment data of A7075-T6 are used in the analysis. The applicability of maximum tangential stress intensity factor, maximum tangential stress intensity factor range, and maximum crack growth rate as the crack growth direction criteria is examined. It is revealed that the stage II crack growth before and after the branching cannot be simulated with a single criterion, but can be done when different criteria are applied to the two stages of crack growth. Moreover, a method to determine the crack length at which the branching occurs is proposed.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.4
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• pp.336-345
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• 2012

In crack growth life, uncertainties are caused by variance of geometry, applied loads and material properties. Therefore, the reliability estimation for these uncertainties is required to keep the robustness of calculated life. The stress intensity factors are the most important variable in crack growth life calculation, but its equation is hard to know for complex geometry, therefore they are processed by the finite element analysis which takes long time. In this paper, the response surface is considered to increase efficiency of the reliability analysis for crack growth life of a turbine wheel. The approximation model of the stress intensity factors is obtained by the regression analysis for FEA data and the response surface of crack growth life is generated for selected factors. The reliability analysis is operated by the Monte Carlo Simulation for the response surface. The results indicate that the response surface could reduce computations that need for reliability analysis for the turbine wheel, which is hard to derive stress intensity factor equation, successfully.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.4
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• pp.306-313
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• 2011

The damage tolerance analysis is required to guarantee the structural safety and the reliability for aircraft components. The damage tolerance method, which evaluate the life considering the initial crack, considers a fatigue design model of the aircraft main structure. The fatigue crack growth life should be calculated in damage tolerance analysis and the inspection time to define the replacement cycle. In this paper, the damage tolerance analysis is performed for a turbine wheel which has complex geometry. The equation of the stress intensity factor for complex geometry is hard to know, so that they are usually processed by finite element analysis which takes long time. To solve this problem, the stress intensity factors at specified crack are obtained by the FEA and the crack growth life is evaluated using the surrogate model which is generated by the regression analysis of the FEA data. From the results, the efficiency of the crack growth life calculation and the damage tolerance analysis could be increased by taking the surrogate model.