• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.363-368
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• 2016

본 연구에서는 수치해석을 통하여 반복하중으로 인해 곡관에 형성되는 피로균열에 대한 분석을 수행하였다. 곡관의 수치해석 모델을 개발하였으며, 균열 형성 시점과 형성 과정에 기초하여 수치해석 모델을 검증하였다. 요소에 erosion 기능을 적용하여 피로균열을 표현하고 형성 시점을 추정하고자 하였으며, 두께방향으로 다수의 요소를 배치하여 균열의 형성 과정 또한 모사하고자 하였다. 100 mm 변위에 대한 실험결과와 비교하여 균열의 형성 시점 및 형상이 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 추가적인 다른 변위에 대한 균열의 형성 시점 또한 예측하였다. 본 모델을 사용하여 다양한 형태의 하중에 대해 해석을 수행한다면 곡관의 형상 및 특성에 따른 하중과 균열 형성시점의 관계를 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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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.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(3)
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• pp.284-289
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• 1996

국산 원자로 압력용기강(ASME SA508 cl.3)을 대상으로 표준 샤피충격시험편(2 mm V- notch)과 피로균열(precracked Charpy) 시험편을 제작하여 계장화(instrumented)충격시험을 실시하고, 충격시험시 하중점(load point)의 변위(displacement) 혹은 시간의 변화를 하중의 변화와 함께 측정하였다. 측정결과를 파괴현상 및 파괴역학과 연계시켜 해석하므로서, 가능한한 소량의 시험편(혹은 시험공정)을 사용하여 필요로 하는 인성평가 관련 정보를 획득할 수 있도록 시도하였다. 그 결과, 파괴과정을 나타내는 하중의 변화를 이용하여 Shear fraction 을 예측할 수 있었고, 하중의 변화와 관계된 변위로부터 Lateral expansion을 추정할 수 있었다. 피로균열 시험편 시험결과로 부터는 충격시의 항복하중, 항복변위, 최고하중 등을 획득하여 균열크기의 함수로 표시되는 시험편 Compliance 를 계산하였고, Equivalent energy 법과 J-integral 법을 적용하여 원자로 압력용기강의 탄소성 동적파괴인 성을 평가할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.103-113
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• 1987

본(本) 연구(硏究)는 단순변동하중하(單純變動荷重下)에서의 피로균열성장거동(疲勞龜裂成長擧動)을 고찰하고 해석방법(解析方法)을 구하고자, 용접구조용강(鎔接構造用鋼) SWS 58을 사용하여 CT 시험편을 제작하고 간단한 하중모델을 설정(設定)하여 피로실험(疲勞實驗)을 행했다. 그 결과 단일과하중작용직후(單一過荷重作用直後)에는 가속효과(加速效果)가 경미(輕微)하게 발생하였으며 그후 상당한 지연효과(遲延效果)가 발생했다. 2단중복하중하(段重復荷重下)에서는 low-high인 경우 약간의 가속효과(加速效果)가 발생하나 high-low인 경우는 상당한 지연효과(遲延效果)가 발생했다. 이러한 하중변화(荷重變化)에 따른 균열성장율(龜裂成長率)(da/dN)은 균열선단(龜裂先端)의 잔류응력(殘留應力)과 소성영역(塑性領域)으로 인한 상호영향(相互影響)때문이며, 이러한 미시적(微視的) 균열성장거동(龜裂成長擧動)은 Elber의 crack closure model로 잘 설명(說明)될 수 있으나 피로균열성장해석방법(疲勞龜裂成長解析方法)으로는 불충분(不充分)하다. 반면 변동하중하(變動荷重下)에서의 피로균열성장해석방법(疲勞龜裂成長解析方法) 중(中) Wheeler의 retardation model은 간편하면서도 적합한 이론임을 알 수 있었다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.315-316
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• 2003

차량의 통행이 빈번한 기존 아스팔트 도로는 연속적인 차량의 하중에 의한 스트레스로 하중을 받을 때마다 아스팔트도로 층의 강도와 안정성이 떨어지면서 균열이 발생하고 이 균열이 아스팔트 도로 상층부까지 전달되는 반사균열이 발생한고, 열팽창과 수축의 반복에 기인하는 상부의 아스팔트 층의 피로에 의한 균열이 발생한다. 따라서 아스팔트 도로의 반사균열을 억제하고, 아스팔트의 소성변형에 의한 rutting현상을 억제하여 아스팔트의 도로보수 주기를 연장하여 도로상에서의 잦은 보수에 의한 자동차의 정체현상을 줄이고 도로유지에 소요되는 비용을 절감하기 위해서 아스팔트 도로를 설치할 때 아스팔트를 보강시켜주는 geogrid의 사용이 보편화 되고 있다. (중략)

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.448-454
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• 2020

본 연구는 항공기 운용 중 발생하는 구조결함의 원인을 규명하고 개선형상에 대한 구조 건전성을 확인하고자 한다. 항공기 균열은 Bulkhead 체결구조로서 연료탱크 경계 Web 파열로 인한 연료누유 현상에서 식별되었다. 균열의 특성을 확인하기 위해 파단면을 분석하였고 반복하중에 의해 균열이 진전되어 최종 파단으로 이어지는 피로파괴로 판단하였다. 또한 다중 시작점에서 균열이 시작되는 것으로 소재의 결함이 균열의 주요 원인으로 판단되지 않는다. 항공기 운용 중 발생하는 기동하중에 대한 균열 영향을 확인하기 위해 항공기 지상 및 비행시험을 통해 분석을 수행하였다. 항공기 운용 중 균열 부위의 하중 측정 데이터와 항공기 설계하중과의 비교를 통한 분석 결과 측정하중은 설계 대비 30% 수준으로 파손을 유발할 수준은 아니라고 판단하였다. 항공기 운용 시 진동하중의 원인으로 조립 및 단품 제작공차가 최대 0.06inch 발생할 수 있는 Gap을 검토하였고, 분석결과 균열부위에서 큰 응력인 약 32ksi가 발생하였다. 또한 Pre-Load에 의해 M.S.(Margin of Safety)가 +0.71에서 +0.34로 약 50%이상 감소되는 것으로 확인되어 항공기 설계 하중과 조합 시 균열 가능성이 급격히 증가하였다. 따라서 항공기 균열부위에 대하여 구조 보강 및 Gap 제거를 통해 결함을 개선하였다. 개선형상에 대하여 구조강도 해석 결과 Bulkhead는 허용응력 대비 M.S.가 약 +0.88이고 Fitting 형상은 약 +0.48로서 충분한 마진이 확보되었다. 또한 수명해석 결과 형상 개선 전 수명인 약3,600 시간 대비 개선형상은 약84,000 시간으로서 항공기 설계수명 대비 구조건전성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.453-460
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• 2015

후쿠시마 원전 사고 이후로 원자력 발전 플랜트의 배관 시스템에 가해지는 비틀림 하중의 영향에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해서 수행되었다. 발전 플랜트의 원주방향 균열을 포함한 배관은 정상운전 조건이나 갑자기 발생한 사고에 의해서 굽힘과 비틀림과 같은 하중을 받을 수 있다. ASME 코드에서는 균열 배관의 구조건전성 확보를 위해서 한계하중 기법을 사용해서 완전소성 파단에 대한 결함평가를 제공한다. 최근 개정된 코드에 따르면, 복합하중은 막응력과 굽힘 응력만을 포함하고 있다. 실제로 운전 환경에서 비틀림 하중이 가해질 수 있음에도 불구하고, 비틀림 하중을 평가하는 방법론에 대해서는 언급하지 않았다. 본 논문에서는 한계하중 분석을 기반으로 원주방향 균열 존재하는 배관에 단순 굽힘과 단순 비틀림, 인장을 포함한 굽힘 비틀림 복합하중이 가해질 경우에 대한 유한요소해석 결과를 포함하고 있다. 전단면 완전항복 기준을 만족하는 한계하중 이론해를 제안하고 유한요소해석을 통해서 이를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.63-69
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• 2015

본 논문의 주 목적은 최대하중조건을 변화시키면서 확률변수의 잔차를 이용하여 확률론적 피로균열전파모델들을 평가하고, Mg-Al-Zn 합금의 피로균열성장거동의 변동성을 묘사하기에 적합한 확률론적 모델을 제시하는 것이다. 평가에 사용된 모델은 피로균열성장의 변동성을 나타내기 위하여 실험적 피로균열전파모델인 Paris-Erdogan 모델, Walker 모델, Forman 모델과 수정 Forman 모델에 확률변수를 도입한 모델이다. 최대하중조건에 따른 Mg-Al-Zn 합금의 피로균열전파거동의 확률적 변동성을 묘사하기에 적합한 모델은 '확률론적 Paris-Erdogan 모델'과 '확률론적 Walker 모델'임을 밝혔으며, 최대하중조건이 피로균열성장의 확률적 변동성에 미치는 영향 또한 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제15권3호
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• pp.11-17
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• 2002

본 연구에서는 분산형 강화복합재료에 균열이 발생하면 하중부하능력이 감소와 더불어 재료의 손상을 초래할 수 있어 재료의 완전한 게재물과 균열이 존재한 게재물이 있는 경우를 상정하여 하중부하능력과 탄성 음력분포를 평가한다. 무한체가 전단음력을 받을 때 완전한 게재물과 균열이 내재한 경우에 대하여 3차원 유한요소해석이 수행되어 완전한 게재물의 경우는 게재물의 영역의 음력은 동일하고 게재물의 계면은 다소 불균일하게 나타났다. 그리고 균열이 내재한 경우에는 균열주변에는 음력이 집중되는 경우를 볼수 있을 뿐만아니라 아주 복잡한 분포를 볼수 있었다. 불균질물의 평균응력은 하중부하능력으로 표현이 가능하였고 완전만 게재물과 균열의 경우도 균열손상에 의해 하중부하능력의 차이를 볼 수 있었다. 특히, 균열이 내재한 경우에 에스펙터비(aspect ratio)가 증가할수록 하중부하능력이 증가함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.88-93
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• 2004

철근콘크리트 구조 부재에 발생되는 균열은 구조체의 미관, 내구성 및 구조적 측면에서 보수를 요하게 되며, 에폭시 주입 균열보수공법은 최근 국내에서 가장 널리 사용되는 균열 보수공법 중의 하나이다. 에폭시 주입공법의 성능은 사용되는 에폭시의 물성과 균열의 폭에 기인하게 된다. 본 연구에서는 균열을 발생시키는 하중의 크기를 변수로 하고, 재하 중 보수한 경우와 하중을 제거한 후 보수한 경우를 비교 분석하도록 하였다. 총 5개의 실험체에 대하여 공칭 휨강도의 $70\%$ 및 $90\%$의 하중을 가력하여 균열을 발생시킨 후 에폭시 주입공법으로 보수하고, 보수 이후 부재의 거동을 실험적으로 연구하였다. 실험결과, 에폭시 주입공법에 의한 균열의 보수는 양호한 구조성능의 회복을 나타내었으며, 극심한 하중 하에서 보수된 실험체는 에폭시의 강도특성으로 인하여 오히려 강도 및 강성이 증가되는 현상을 나타내었다.