• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.47-50
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• 2009

본 논문에서는 불균질 재료의 균열진전을 해석하기 위한 방법으로 변절점 유한요소를 이용한 멀티스케일 기법을 제시하였다. 효율적인 해석을 위하여 서로 다른 스케일의 요소망을 적용하여 전체 모델의 자유도를 감소시킨다. 균열선단과 비교적 멀리 떨어져 있는 영역은 균질화 기법을 도입하여 불균질 재료에 대한 등가물성을 갖는 성긴 요소망으로 대체하고, 균열선단 주변의 요소망은 재료의 기하학적 특성과 불균질성을 반영하도록 조밀하게 구성한다. 한편 균열선단에 존재하는 응력 특이성을 표현하기 위하여 균열선단을 포함한 요소를 더욱 조밀한 요소망으로 분할하여 구성한다. 여기에서 서로 다른 스케일의 요소망 경계에는 변절점 유한요소를 적용함으로써 경계에서의 절점 연결조건과 적합성을 만족시킬 수 있다. 제시한 멀티스케일 기법을 수치예제에 적용함으로써 정확성과 효율성을 검증하였으며, 특히 불균질 성분이 균열진전에 미치는 영향을 경계조건과 T-응력의 관점에서 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.425-431
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• 2015

본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.401-407
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• 2014

본 논문에서는 3점 굽힘과 이중 외팔보 문제에 대하여 응집 요소를 사용한 유한요소 균열 진전해석을 수행하고 응집 법칙의 영향을 알아보았다. 응집 요소는 ABAQUS/Standard의 사용자 서브루틴(UEL)으로 구현하였으며 응집 법칙은 다항식 형태의 응집 트랙션-열림 변위의 관계식을 사용하였고 응집 법칙의 형상에 대한 영향을 알아 보기 위하여 다항식의 계수를 변화시켰다. 동일한 파손 에너지와 응집 강도를 갖지만 다른 형상의 응집 법칙에 대한 해석을 수행하고 변위-반력 곡선을 비교하여 균열 진전 거동의 변화를 알아보았다. 또한 요소 크기에 따른 균열 진전 해석 결과의 영향을 논의하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.565-570
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• 1998

SiCp/6061AI 복합재료의 파괴인성을 평가하기 위하여 정적파괴인성에 대해서는 복수시험편법을, 동적파괴인성시험에 대해서는 stop block법을 실시하였다. 주균열은 예비균열의 선단에서 시험편두께방향 전역에 걸쳐서 일시에 발생하는 것이 아니고, 균열발생의 초기단계에서 국부적으로 형성된 균열이 시험편두께방향으로의 균열의 확장을 완료한 후 주균열로 이행해 간다. 정적 및 동적시험에서 컴플라이언스변화율법에 의해 검출된 균열발생점은 균열확장의 완료점과 거의 일치하고 있기 때문에 본 재료의 파괴인성 결정에 유효하다. 본 재료에서 동적파괴인성치는 정적파괴인성치보다 크게 나타났다. 이것은 동적충격시 입자파괴에 의한 에너지의 흡수.분산효과와 균열진전경로의 큰 편향에 기인한다고 생각된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.693-700
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• 2015

혼합모드 피로하중을 받는 균열을 갖은 CTS 시편에 대하여 균열경로 예측이론과 Tanaka 의 등가 응력확대계수식을 적용하여 피로균열진전거동을 평가하였다. 새롭게 생성되는 균열선단의 응력확대계수 산정은 ANSYS 를 이용한 유한요소법을 통해 이루어졌고, 균열경로와 균열증분은 마이크로소프트 엑셀에 프로그래밍한 균열경로예측식과 Paris 식으로 계산되었다. 균열증분으로 새롭게 생성된 균열선단의 기하학적인 정보는 엑셀의 기능을 이용해 ANSYS 의 KSCON 명령어가 인식할 수 있게 변화시켜 균열모델링을 용이하게 하였다. 반복적인 균열해석을 위해 유한요소법과 엑셀을 결합한 FECTUM(Finite Element Crack Tip Updating Method)을 개발하였다. 개발된 FECTUM 을 편측 3 점 굽힘을 통해 혼합모드의 구현이 가능한 SENB 시편(Single Edge Notched Bend Specimen)에 적용해본 결과, 균열경로는 물론 파단될 때까지의 피로하중 반복수의 차이가 3% 미만으로 잘 일치하는 모습을 보여, 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.1-8
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• 2015

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(${\Delta}K$)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제18권4호
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• pp.278-291
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• 1998

연속섬유강화 복합재료의 경우 보강섬유의 파괴, 모재의 파괴, 섬유와 모재의 분리, 층간파괴 등의 복합적인 파괴현상이 동반되고 특히 균열성장과 균열성장 정지가 균열가교 현상 때문에 반복되므로 안정성장과 불안정성장이 불규칙하게 반복된다. 따라서 주균열 성장의 개시점과 불안정 파괴점에서의 파괴인성치를 정확하게 결정한다는 것은 매우 어려운 것이다. 본 연구에서는 CFRP에 대하여 파괴인성 실험과 병행하여 실시간으로 결함을 검출하는 새로운 방법인 AE분석법 및 비디오 마이크로 스코프를 이용하여 파괴과정을 기록하여 검토, 분석함으로서 손상의 정도와 파괴기구를 규명하였을 뿐만 아니라 주균열 성장의 개시점, 균열가교 역할을 하는 섬유다발의 파단점, 균열의 불안정 파괴 개시점을 찾아 이를 기초로 균열진전 저항곡선에 의한 파괴인성치를 평가하여 신뢰성 있는 파괴인성 측정법을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.44-50
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• 2003

균열선단에 발생하는 손상역은 재료의 파괴인성 메카니즘을 알 수 있게 하는 중요한 영역이다. 본 연구에서는 고무변성 에폭시 수지의 균열선단 손상역의 생성 및 성장 과정을 음향방출법을 이용하여 조사하였다. 고무변성 에폭시 수지의 고무함량은 5 wt%와 15 wt%로 하였고, 3점 굽힘시험편을 사용하여 모드 I 파괴시험에 대한 각 시험편의 파괴인성값을 구하였다. 또한, 균열선단의 손상역과 그 내부의 고무입자 변형상태를 편광현미경과 원자력간 현미경을 사용하여 관찰하였다. 고무변성 에폭시 수지의 균열선단부의 손상역은 파괴하중의 약 13 % 하중에서 생성이 되어, 약 57 % 하중까지 균열개시 없이 성장하였다. 57 % 하중 근처에서 개시만 균열은 최대하중부근까지 고착-활강거동을 반복하면서 안정 / 불안정 파괴로 진전하였다 이 과정에서 발생한 음향방출신호의 시간-주파수 분석결과, 고투입자 내부에서의 케비테이션 생성단계에서 주파수대역은 0.15 ∼ 0.20 MHz 이었고, 그 후의 안정 및 불안정시의 주파수 대역은 0.20∼0.30MHz 이었다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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• pp.43-44
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• 2006

Generally almost all fatigue crack growth is affected by model. For this reason a study on model has concentrated in the field of fracture mechanics. However the fatigue crack initiation and growth in machines and structures usually occur in mixed mode loading. If there is any relationship between the cause of fracture in mixed mode loading and fracture surface, fracture surface pattern will be the main mean explaining reasons of fatigue fracture and obtaining further information about fracture process. In this paper four point shear-fatigue test with Aluminum alloy Al 5083-O is carried out from this prospect and then the mixed mode distribution of fracture surface is examined from the result after identifying the generation of fatigue crack surface pattern. It was found from the experimental results that the fatigue crack surface pattern and the fatigue crack shear direction are remarkably consistent. Furthermore It is possible that the analysis of distribution of mixed mode through the fatigue crack surface pattern.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.447-452
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• 2001

An automated system is developed to perform fatigue crack growth tests under constant effective stress intensity factor range ${\Delta}K_{eff}$. In the system, crack length and crack opening load are measured in real-time by using the unloading elastic compliance method. The system consists of two personal computers, an analogue electrical subtraction circuit, a stepping motor, a stepping motor driver, a PIO board, and the application software used to integrate the whole system. The performance of the developed system was tested and discussed performing constant ${\Delta}K_{eff}$ crack growth tests on a CT specimen of 7075-T6 aluminum alloy. The performance of the system is found to be strongly dependent on the accuracy of measurements of crack opening load. Besides constant ${\Delta}K_{eff}$ testing, the system is expected to be successfully applied for automation of various fatigue tests.