• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.529-535
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• 2011

본 연구에서는 SA-516 압력용강의 다층용접재와 용접후 열처리재를 대상으로 음향방출신호 특성을 평가하였다. 또한 예균열 선단에서 형성되는 소성영역의 크기와 음향방출신호와의 관계를 고찰하였으며, 실험 후 파단면을 관찰하여 음향방출원을 규명하여 용접후 열처리의 유효성을 평가하였다. 용접재 및 후 열처리재 모두 용접된 판 두께방향의 중앙부에서 표준 샤르피 시험편을 채취하여 날카로운 균열(예균열)을 내고 난 다음, 4점굽힘과 음향방출실험을 동시에 실시하였다. 후 열처리재와 용접재 공히 탄성영역에서 음향방출 신호는 발생하지 않았으며, 항복하중과 최대하중 사이에서 발생하였고, 최대하중 이후의 소성 심화영역에서 는 신호가 발생하지 않았다. 후 열처리재의 음향방출신호 강도는 시험편의 채취 위치에 관계없이 용접재에 비해 작았으며, 균열선단에서 소성영역의 진전형태는 용접재에 비해 훨씬 단순한 양상을 보였다. 후 열처리재의 파단면에는 용접재와는 달리 산화물의 분포가 훨씬 적었으며, 이는 열처리로 인해 용접부의 음향방출원이 감소하였다는 점에서 볼 때 열처리 효과는 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권3호
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• pp.519-527
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• 1997

AISI 316 steel has been used extensively for heater and boiler tube of the structural plants such as power, chemical and petroleum plants under severe operating conditions. Usually, material degradation due to microcrack or precipitation of carbides and segregation of impurity elements, is occured by damage accumulated for long-term service at high temperature in this material. In this study, the effect of aging time on fracture toughness was investigated to evaluate the measurement of material degradation. The elastic-plastic fracture toughness behaviour of AISI 316 steel pipe aged at $550^{\circ}C$for 1h-10000h (the aged material) was characterized using the single specimen J-R curve technique and eletric potential drop method at normal loading rate(load-line displacement speed of 0.2mm/min) in room temperature and air environment. The fracture toughness data from above experiments is compared with the $J_{in}$ obtained from predicted values of crack initiation point using potential drop method.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.472-478
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• 1989

본 연구에서는 FRP의 파괴인성평가를 위한 기초적인 자료를 얻기 위하여 FRP 중에서도 널리 사용되고 있는 SMC재를 준비하고 3점 굽힘시험을 실시하여 노치선단에서의 손상거동 및 균열진전저항유선으로부터 안정파괴개시점을 검토하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권4호
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• pp.276-284
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• 2000

콘크리트 구조물의 노화도 평가를 위한 기초 연구로써 철근 및 무근 콘크리트 빔의 4점 굽힘 시험시 발생하는 음향방출 신호의 발생 거동을 관찰하였다. 본 연구는 미세 균열의 전개, 국부 균열의 진전, 부식, 철근의 박리 등 균열 발생 및 손상기구에 대한 AE 특성 고찰에 주안점을 두었다. 이들 각각의 손상 메카니즘을 모사하기 위해 무근 콘크리트, 노치를 가공한 무근 콘크리트, 정상적인 철근 콘크리트 그리고 부식된 철근 콘크리트 빔을 제작하였다. 손상 정도 및 펠리시티 효과(Felicity effect)를 관찰하기 위해 4점 굽힘 시험시 단계별 하중 증가 방식을 택하였다. AE 파형은 물론 AE event에 대한 발생 특성을 분석하였으며, 노화도 평가에 주요한 영향을 미치는 주요 변수들에 대해 조사하였다. AE event 발생의 누계치 및 Felicity ratio값 등은 손상의 정도에 따라 민감하게 변하는 것을 관찰하였으며, 노화도와도 상관관계가 있음을 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 얻은 AE 분석 기술은 철근 콘크리트 구조물의 균열이나 부식 손상과 같은 노화도 평가를 위해 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.25-37
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• 1993

본 논문은 강섬유보강 콘크리트의 인성을 평가하기 위하여 비선형 파괴역학 파라메터의 하나인 J적분이 최대하중점 파괴기준이 적용될 때 휨시험으로부터 하중-처짐곡선으로부터 간편하게 사용될 수 있음을 설명하고, 강섬유로 보강된 고강도콘크리트를 대상으로 노치를 가진 휨시험편을 제작하여 3점 재하실험을 실시하고, 그것으로부터 $J_{IC}$와 선형파괴역학 파라메터인 $K_{IC}$와 $G_{IC}$를 얻고 각각을 비교 고찰하였다. 그 결과, 강섬유보강 콘크리트의 파괴인성을 평가하기 위해서는 $J_{IC}$가 $K_{IC}$나 $G_{IC}$보다 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 강섬유 혼입률 0.5% 이하에서는 고강도콘크리트의 인성의 증진효과가 거의 없었으나, 섬유혼입률 1.0% 이상에서는 $J_{IC}$가 뚜렸한 증가를 보이고 있어 콘크리트의 개선된 인성특성을 잘 나타내고 있었으며. $K_{IC}$나 $G_{IC}$는 그렇지 못하였다. 그러나, $J_{IC}$의 정량화에 이용하는 공시체의 크기는 $J_{IC}$의 계산에 필요한 최대강도점에서 포텐셜에너지의 변동이 적고 시험편의 취급도 간편한 공시체의 선택이 필요하며, $J_{IC}$ 의 실험적 평가에 의해서 얻어지는 결과는 최대하중점에서 얻어짐으로 인하여 최대하중점의 선정에 아주 크게 좌우되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 강섬유 보강 콘크리트와 같은 비균질(非均質) 재료(材料)의 경우에는 균열의 진전과정(進展過程)이 불규칙적이므로 균열 발생점을 바르게 찾아내는 측정기술(測定技術)과 정도상(程度上)외 문제점을 포함하여, 파괴인성에 대한 좀 더 바람직한 평가방법 등이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.143-150
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• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.256-269
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• 2020

본 연구의 목적은 KURT 화강암 시료의 포화유무에 따른 균열손상 기준과 파괴인성의 변화를 측정하는 것이다. 이를 위하여 일축압축시험을 이용한 소성체적변형률을 통해 KURT 화강암의 균열손상 기준을 도출하였다. 또한 암석의 파괴인성을 보다 신뢰성 있게 측정하기 위해 암석의 비선형적 변형에 대한 보정(Level II Method; ISRM, 1988) 을 통해 포화유무에 따른 KURT 화강암의 수정 파괴인성(corrected fracture toughness)을 측정하였다. 시험결과 건조시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 91.1 MPa과 128.7 MPa이었으며, 포화시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 58.2 MPa과 68.2 MPa이었다. 건조시료에 비해 포화시료의 균열개시 응력은 36% 감소하였으며 균열손상 응력은 건조시료 대비 47%나 감소되는 결과를 나타내었다. 균열손상 응력(σ_cd)이 상대적으로 더욱 감소하였음을 감안할 때 시료의 포화로 인해 더 낮은 응력조건에서 구조물에 대한 손상이 쉽게 발생할 수 있음을 알 수 있다. KURT 화강암의 비선형성을 고려한 수정 파괴인성은 0.811 MPa·m^0.5이었으며 포화시료의 수정 파괴인성은 0.620 MPa·m^0.5이었다. 즉 암석의 비선형성을 고려함으로써 파괴인성의 증가를 확인할 수 있었으며, 암석의 포화시 수정 파괴인성은 24% 감소하였다. 따라서 지하수 포화로 인해 암석 내 균열의 생성과 진전에 대한 저항성이 감소함을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.447-455
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• 2013

이 실험적 연구는 콘크리트 단차슬래브의 성능을 평가하고 단차가 없는 평슬래브와 동등한 휨강도를 발현할 수 있는 보강상세를 제안하는데 그 목적이 있다. 이 연구에서는 단순지간 4점 재하 실험을 통하여 다양한 보강상세를 가진 12개 실험체의 성능을 서로 비교하였다. 추가보강근이 없는 단차슬래브는 휨강도, 강성, 처짐, 균열 등에서 평슬래브와 비교하여 매우 낮은 성능을 가졌으며, 특히 단차 내에서 균열이 빠르게 진전되어 조기에 힌지현상이 발생하였다. 반면 역U형철근, U형철근, 역L형철근, L형철근 등의 추가 보강상세를 가지는 단차슬래브는 평슬래브와 동등한 휨강도를 발현하였다. 역U형철근과 U형철근은 단차의 사인장 균열을 제어하는데 효과적이었고, 역L형철근과 L형철근은 일관적으로 단차 밖 평슬래브로 슬래브 주근의 휨항복을 유도하는 것으로 나타났다.

• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 1999

콘크리트는 다상(multi-phase)의 재료로서 구성되어지는 복합재료의 일종으로써 준취성(quasi-brittle)적인 재료적 특성을 가지고 있기 때문에 실제 복잡한 미시적 파괴특성을 나타낸다. 따라서 콘크리트 구조물의 안전성 확보를 위해서는 먼저 하중의 증가에 따른 콘크리트 내부의 변형특성 및 미시적 파손기구를 파악하여야 하며, 특히 실제 구조물에 있어서는 이들 특성들을 비파괴적으로 상시 (on-line) 모니터링 하여야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 3점 굽힘 하중을 받는 콘크리트 부재의 미시적 파손기구 및 각 파손기구에 대한 AE 특성을 명확히 함으로써 콘크리트 부재의 미시적 손상 및 파괴 특성을 비파괴적으로 평가하고 AE 발생원 위치 추정 기법을 이용하여 균열 발생 및 진전거동을 평가하였다.