• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1691-1699
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• 1992

The experimental results of fatigue crack propagation under constant amplitude loading show that intra-and inter-specimen variability exist. In this paper, a stochastic model for the estimation of mean and variance of crack propagation life is presented To take into account the intra-specimen variability, the material resistance against crack propagation is treated as an 1-dimensional spatial stochastic process, i. e. random field, varying along the propagation path. For the inter-specimen variability, C in paris equation is assumed to be a random variable. Compared with experimental results reported, the present method well estimate the variation in fatigue crack propagation life. And it is confirmed that the thicker the specimen thickness is, the less the variation of propagation life is.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1245-1256
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• 2014

피로균열 진전거동은 내재적, 외재적 요인에 의하여 시간 경과에 따라 많은 변동을 보인다. 감마과정 모델을 포함하여 연속적, 점진적 그리고 단조롭게 진전하는 피로균열 진전거동의 불확실성을 모사하기 위한 열화모델을 고찰하였다. Lu와 Meeker의 피로시험 자료에 감마과정 모델을 적용하여 시간에 따라 확률적으로 변동하는 피로균열 진전거동을 예측하였다. 피로균열 진전에 관한 상태저하와 수명을 시간에 따라 형상이 변화하는 확률분포 곡선으로 표현하였으며 비대칭도와의 관계로부터 기대수명으로 중위수의 적용이 적절함을 확인하였다. 최적 교체주기와 백분위 수명에 관한 고찰로 감마과정 모델이 예방정비을 위한 정책판단 기준으로 활용할 수 있음을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제23권7호
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• pp.1164-1172
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• 1999

In this study, to investigate the fatigue crack retardation behavior and the variability of retardation cycles, fatigue crack growth tests were conducted on 7075-T6 aluminum alloy under single tensile overload. A retardation coefficient, D was introduced to describe fatigue crack retardation behavior and a random variable, Z to describe the variability of fatigue crack growth. The retardation coefficient was separately formulated according to retardation behavior which is composed of delayed retardation part and retardation part. The random variable, Z was evaluated from experimental data which was obtained from fatigue crack growth tests under constant amplitude load. Using these variables, a probabilistic model was developed on the basis of the modified Forman's equation, and retardation behavior and cycles were predicted under certain overload condition. The predicted retardation curve well agrees with the trend of experimental crack retardation behavior. And this model well predicts the scatter of experimental retardation cycles.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권8호
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• pp.2074-2082
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• 2000

In this study, to investigate and to predict the crack growth behavior under variable amplitude loading, crack growth tests are conducted on 7075-T6 aluminum alloy. The loading wave forms are generated by normal random number generator. All wave forms have same average and RMS(root mean square) value, but different standard deviation, which is to vary the maximum load in each wave. The modified Forman's equation is used as crack growth equation. Using the retardation coefficient D defined in previous study, the load interaction effect is considered. The variability in crack growth process is described by the random variable Z which was obtained from crack growth tests under constant amplitude loading in previous work. From these, a statistical model is developed. The curves predicted by the proposed model well describe the crack growth behavior under variable amplitude loading and agree with experimental data. In addition, this model well predicts the variability in crack growth process under variable amplitude loading.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.39-46
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• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.