• Tunnel and Underground Space
• /
• v.19 no.2
• /
• pp.158-166
• /
• 2009

As a basic study for investigating the development of the stress-induced crack in Hoek-Brown rock, a homogenization technique of elastic cracks is proposed. The onset of crack is monitored by Hoek-Brown empirical criterion, while the orientation of the crack is determined by the critical plane approach. The concept of volume averaging in stress and strain component was invoked to homogenize the representative rock volume which consists of intact rock and cracks. The formulation results in the constitutive relations for the homogenized equivalent anisotropic material. The homogenization model was implemented in the standard FEM code COSMOSM. The numerical uniaxial tests were performed under plane strain condition to check the validity of the propose numerical model. The effect of friction between the loading plate and the rock sample on the mode of deformation and fracturing was examined by assuming two different contact conditions. The numerical simulation revealed that the homogenized model is able to capture the salient features of deformation and fracturing which are observed commonly in the uniaxial compression test.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.25 no.4
• /
• pp.9-14
• /
• 2007

선박의 고강도화 및 극후물화가 진행됨에 따라 선체 구조물의 파괴 특성에 대한 관심이 높아지고 있으며, 최근 균열정지의 관점에서 취성균열 정지특성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 기존의 연구결과에 따르면 65mmt 이상의 극후물 용접부에 대해서 취성균열 정지특성의 저하가 발생할 가능이 있다고 보고되고 있으며, 취성균열 정지특성이 우수한 강재의 개발 이외에 용접부 보강재의 부착, 보수 용접 실시 등 개선 방안을 마련하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 극후물 용접부 취성균열 전파기구에 관한 규명은 현재 전무한 실정이며, 강재 두께의 영향 이외에 용접 입열량 용접부 잔류응력 등의 효과가 복합적으로 검토되어야 한다. 아울러 극후물 용접부 균열정지 파괴인성의 평가, 대형파괴시험을 대체할 소형시험법의 개발 및 검증 등에 관한 연구가 요구된다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.79-86
• /
• 2004

Hydraulic conductivity along rock fracture is mainly dependent on fracture geometries such as orientation, aperture, roughness and connectivity. Therefore, it needs to consider fracture geometries sufficiently on a fracture model for a numerical analysis to calculate permeability coefficient in a fracture. This study performed new type of numerical analysis using a homogenization analysis method to calculate permeability coefficient accurately along single fractures with several fracture models that were considered fracture geometries as much as possible. First of all, fracture roughness and aperture variation due to normal stress applied on a fracture were directly measured under a confocal laser scaning microscope (CLSM). The acquired geometric data were used as input data to construct fracture models for the homogenization analysis (HA). Using the constructed fracture models, the homogenization analysis method can compute permeability coefficient with consideration of material properties both in microscale and in macroscale. The HA is a new type of perturbation theory developed to characterize the behavior of a micro inhomogeneous material with a periodic microstructure. It calculates micro scale permeability coefficient at homogeneous microscale, and then, computes a homogenized permeability coefficient (C-permeability coefficient) at macro scale. Therefore, it is possible to analyze accurate characteristics of permeability reflected with local effect of facture geometry. Several computations of the HA were conducted to prove validity of the HA results compared with the empirical equations of permeability in the previous studies using the constructed 2-D fracture models. The model can be classified into a parallel plate model that has fracture roughness and identical aperture along a fracture. According to the computation results, the conventional C-permeability coefficients have values in the range of the same order or difference of one order from the permeability coefficients calculated by an empirical equation. It means that the HA result is valid to calculate permeability coefficient along a fracture. However, it should be noted that C-permeability coefficient is more accurate result than the preexisting equations of permeability calculation, because the HA considers permeability characteristics of locally inhomogeneous fracture geometries and material properties both in microscale and macroscale.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.32 no.4
• /
• pp.369-375
• /
• 2012

In order to overcome the detection limit by the current nondestructive evaluation technology, a nonlinear resonant ultrasound spectroscopy(NRUS) technique was applied for detection of micro-scale cracks in a material. A down-shift of the resonance frequency and a variation of normalized amplitude of the resonance pattern were suggested as the nonlinear parameter for detection of micro-scale cracks in a materials. A natural-like crack were produced in a standard compact tension(CT) specimen by a low cycle fatigue test and the resonance patterns were acquired in each fatigue step. As the exciting voltage increases, a down-shift of resonance frequency were increases as well as the normalized amplitude decrease. This nonlinear effects were significant and even greater in the cracked specimen, but not observed in a intact specimen.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.14 no.6
• /
• pp.1576-1582
• /
• 1990

To examine small fatigue crack behavior, the crack opening displacement (COD) was measured for surface cracks in the range of few tens to hundreds .mu.m using the computerized Interferometric Strain/Displacement Gage (ISDG) which could measure the relative displacement with a resolution of 0.02 .mu.m. The load-COD record is stored and analyzed after the test to determined the opening load. Single-edge notched specimens, 2.3mm thick, of Al 2024-T3 were precracked at load ratios of 0.0, -1.0 and -2.0 to make small fatigue cracks. The opening loads were measured these small cracks and compared with those of long cracks. The opening load ratios for the short cracks are about 10% smaller than those for long cracks at positive R-ratios, but are about 100% smaller at negative R-ratios.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.22.1-22.1
• /
• 2011

산업의 발달과 더불어 수송기기를 포함한 각종 구조물의 경량화에 따라 피로파괴에 대한 관심이 높아지고 있다. 과거에는 피로균열생성과 피로균열전파를 구분하지 않는 S-N (stress-cycles to failure) 피로 개념을 이용하여 구조재의 피로 거동을 이해하고자 하였다. 그러나 최근에는 모든 구조물에는 균열이 존재한다는 가정에서 시작된 파괴역학(fracture mechanics)에 기초한 피로균열성장 개념을 이용하여 피로에 대한 저항성이 큰 구조재를 개발하고 있으며, 구조물의 피로수명을 예측하고 있다. 본 발표에서는 미세조직, 인장특성, 용접이나 부식 환경 등이 금속의 피로 및 피로균열성장(fatigue crack propagation)에 미치는 영향에 대한 논하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
• /
• 2004.04a
• /
• pp.509-513
• /
• 2004

현장 균열망의 연결성 및 이에 따른 수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 기존의 통상적인 조사 기법을 한 지역에 집적하여 그 결과에 대한 통합해석을 수행하였다. 본 연구에 적용된 조사 방법은 양수시험, 물리검층, 다중심도 수리화학 분석, 전기비저항 토모그래피, 시추 코어 검층 등의 기련 특성 조사와, 추적자 시험, 다중 심도 수직 유향유속 시험 등 구간별 특성 조사 등이다. 이러한 조사 결과 본 조사 지역 내 균열의 전반적인 분포 특성을 확인할 수 있었으며, 각 균열의 수리적 특성에 대한 기본적 특성을 확인할 수 있었다. 특히 추적자 시험과 유향유속 시험 결과를 통해 각 관정간의 균열을 통한 연결성에 대한 중요한 정보를 도출할 수 있었다. 이러한 성과는 추후 percolation, connectivity 등 모델 개념의 현장화를 위한 연구의 선행 연구로서 그 의미를 자리매김 할 수 있을 것이다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
• /
• v.9 no.5
• /
• pp.157-164
• /
• 1997

일반적으로 콘크리트와 철근간의 경계면을 나타내는 유한요소법에는 균열의 부근에서 발생하는 부착열화 현상을 고려하지 않고 있다. 이것은 균열 부근에서 과도한 부착을 초래하고 , 국소 변형과 균열의 진전에도 영향을 준다. 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 균열부근에서 일어나는 부착거동의 변화를 고려한 비선형 부착응력-미끄럼 모델을 제안하였다. 철근과 콘크리트간의 경계면에는 링크요소를 이용하였고, 링크의 특성은 철근을 가로지르는 균열의 상태에 따라 변하도록 조정하였다. 균열의 형성상태를 정량화하고, 부착거동을 두 포락선 1) 균열로부터 충분히 떨어진 위치에서의 부착상태를 모델링한 외연포락선, 2)횡균열면에 있어서의 부착상태를 모델링한 내연포락선의 사이에 변이시키기 위하여 비국소적 손상도 개념을 도입하였다. 이 방법의 유효성을 알아보기 위하여 편재하중을 받는 T형 교각의 실험 및 해석결과를 제시하였다. 제안된 모델의 결과를 실험결과와 비교하여 본 모델의 유용성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Inteligent Information System Society Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.365-372
• /
• 2007

본 논문에서는 콘크리트 표면 균열 영상에서 균열의 특징들을 추출하기 위하여, 영상 처리 기법을 개선하여 균열의 특징(길이,폭,방향)들을 자동으로 추출 및 분석 할 수 있는 기법을 제안한다. 기존의 영상 처리 기법에서는 비교적 잡음이 적고 균열이 적은 영상을 대상으로 균열을 추출하는 알고리즘을 제시하였기 때문에 많은 잡음과 균열을 가지는 영상에 대해서는 균열 검출 성능이 떨어지는 경향이 있다. 따라서, 본 논문에서 제안한 균열 추출 및 분석 알고리즘은 컬러 영상에서 Histogram Stretching 기법을 적용하여 영상의 콘트라스트 특성을 향상 시킨 후, Robert 연산자를 다시 적용해 균열을 강조하고, 강조된 균열을 Multiple 연산을 이용하여 밝기 차이를 크게 한 후, 개선된 적응 이진화기법을 이용하여 균열의 후보 영역을 추출한다. 추출된 균열 후보 영역을 형상 분석과 위치 및 방향분석을 이용하여 잡음을 제거하고 균열의 특징을 분석한다. 실제 콘크리트 표면 균열 영상을 대상으로 실험한 결과, 균열 검출 성능이 기존의 방법보다 본 논문에서 제안한 방법이 더 우수함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
• /
• 2002.05a
• /
• pp.177-183
• /
• 2002

인명이나 물적 재산에 많은 손실을 가져주는 기계설비 및 구조물의 파괴현상에 대한 연구는 재해 원인을 분석하고 안전대책을 수립하기 위한 측면에서 대단히 중요하며, 지금까지 많은 연구가 행하여져 오호 있다 프랙탈기하학에 대한 연구는 Mandelbrot/sup l)/에 의하여 제안되어 20년 정도의 짧은 기간임에도 불구하고 여러 분야의 자연현상을 모델화하기 위하여 다양하게 발표가 되고 있다. 프랙탈 특성은 자연현상의 불규칙한 변화를 정량적으로 나타내기 위한 프랙탈차원으로 평가된다 프랙탈차원은 파면 및 균열의 불규칙성을 정량화함으로써 균열수명을 보다 더 정확히 예측하는데 적용될 수 있다.(중략)