• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.12 no.3
• /
• pp.485-494
• /
• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않고 절점들만을 이용하여 해석이 가능한 새로운 수치해석기법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 임의의 균열의 성장과정을 해석할 수 있는 효율적인 알고리즘을 개발하고, 이를 바탕으로 균열의 성장방향과 경로를 정확히 추정하여 일련의 균열진전해석을 수행할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 균열해석에 있어서는 균열선단의 특이성과 균열면의 분연속성을 수치적으로 반영할 수 있는 기법을 도입하여 균열을 모형화하였으며, 선형탄성파괴역학이론에 근거하여 균열해석과정을 정식화하였다. 또한, EFG 형상함수가 kronecker delta 조건을 만족시키지 못함으로써 발생하는 필수경계조건의 처리문제를 penalty법을 이용하여 해결하였다. 개발된 균열진전해석 알고리즘을 정지상태와 성장하는 상태에 있는 모드 Ⅰ, 모드 Ⅱ 및 혼합모드상태의 대표적인 균열문제들에 적용하여 응력확대계수와 균열성장방향 및 균열의 성장경로를 추정하고 이를 이론적·실험적 결과들과 비교함으로써 그 정확성과 효율성을 검증하였다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.187-196
• /
• 1997

시멘트를 기초로하는 복합재료의 파괴거동은 주균열이 진행하기 이전에 파괴진행영역이라고 하는 미세균열대가 콘크리트 내부에 형성고기 때문에 선형파괴역하게 입각하여 해석하게 되면 실험치와 상당한 차이를 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 가상균열모델이나 균열띠 모델, 두 파라메터 파괴모델 등 비선형해석에 따른 여러 파괴역학모델들이 제안되었으나 이들 모델들은 2차원 해석에 근거를 두고 있기 때문에 구조체의 두께 방향으로 동일한 균열이 형성되며, 특히 콘크리트 실험에서 관찰되는 비연속적 균열발생에 대해서 설며이 어려웠다. 이에 본 연구는 콘크리트를하나의 다종복합체로 가정하고 연립변형모드 및 진행파괴모드 방향으로 구성재료를 배열한 상태에서 가상균열 이론에 근거한 비선형해석방법으로 모델링하였다. 진행파괴모드로 구성재료를 배열하면 강성이 높은 구성재료를 통과하여 균열이 진행될 때 균열선단으로부터 분포된 응력이 상층의 허용인장강도를 초과하게 되어 균열이 발생되며 이러한 균열은점진적인 균열진행과는 달리 비연속 동시 발생 균열ㄹ로 나타났다. 본 연구는 진행파괴모드에서의 파괴 해석 방법과연립변형모드에서의 해석 방법을 제시하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 검증하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.691-700
• /
• 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.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2011.04a
• /
• pp.561-564
• /
• 2011

다양한 공학/산업적 측면에서 동적 취성 파괴 현상은 매우 중요하다. 취성 균열은 다른 균열 전파에 비해 그 전파 속도가 매우 빠르고 전파 범위가 넓기 때문에 대규모의 파괴 현상을 일으킨다. 동적 전파 중인 취성 균열 거동을 모델화하기 위해 오랜 기간 동안 많은 연구가 진행되었지만, 여전히 많은 부분들이 해석되지 못한 채 남아있다. 특히 균열 생성 및 전파를 위해 인위적인 조건들을 도입해야 하는 것은 기존 방법론들이 가지는 공통적인 문제점이다. 본 연구는 peridynamics를 동적 분기 균열 문제 해석에 도입한다. Peridynamics는 전통적인 연속체 이론에 기반한 수치해석 모델화 기법으로 균열과 같은 비연속성이 있는 문제의 모델화에 강점이 있으며, 인위적인 조건 없이 매우 간단한 방법으로 파괴 현상을 해석할 수 있다. 본 연구에서는 peridynamics 모델이 실험적으로 관측된 분기균열 형상과 균열 전파 속도를 매우 잘 예측해 낼 수 있음을 보인다. 또한 균열팁 주변에 높은 응력이 발생할 때 나타나는 연쇄 분기 현상도 해석할 수 있다. 이와 같은 연구를 통해 응력파가 균열 전파 속도를 변화시키고 전파 방향에도 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 수치해석 결과도 또한 실험 결과들과 잘 부합함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
• /
• 2000.11a
• /
• pp.251-256
• /
• 2000

이방성 재료에서 균열의 성장을 예측하는 것은 실제 구조물의 안전성을 정확하게 해석하기 위한 중요한 문제이다. 이방성 재료 내에서의 균열의 거동은 등방성 재료의 경우와는 다르기 때문에 이방성 재료 내의 균열 해석 문제가 중요한 관심을 끌게 되었다. 비등방성 재료에 대한 지금까지의 연구는 대부분 직선균열의 해석, 직선균열의 초기 전파 각도에 대한 해석에 대하여 이루어져 왔고 곡선 균열에 대한 연구［1-4］는 많이 이루어지지 않았다.(중략)

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.310-313
• /
• 2010

본 논문에서는 등가소성힌지길이 개념을 새롭게 개선하여 도입함하여 구조물의 거동특성을 평가하는 프로그램을 개발하였다. 시간의 경과 및 외부환경 변화와 더불어 발생 가능한 지하구조물의 변상은 해당 구조물의 구성재료 및 작용하는 외압의 형태 등에 의해 다르게 나타나게 된다. 즉, 장기적인 지반외력의 변화에 의해 콘크리트 구조체의 천단부에 큰 휨압축응력과 인장을력이 생기는데, 내측에는 압축이 생기고 외측에는 인장균열이 발생한다. 또한 측벽이나 어깨부에서는 인장응력과 전단응력에 의한 균열이 발생하기도 한다. 따라서 개발된 프로그램으로 균열발생단면에 대하여 축력, 휨모멘트, 균열폭을 서로 연관 지을 수 있게 될 뿐만 아니라 균열폭의 확장을 추적해 나갈 수 있다. 해석기법을 토대로 개발된 해석모듈을 이용하여, 본 해석 기법의 타당성에 대한 검증을 실시하였다. 검증을 위해서는 수평보구조와 터널구조에 대해 각각 해석을 수행하였다. 그 결과, 구조물 내에서의 균열의 진전이 점차적으로 확장되어 가는 것이 표현 가능한 것을 확인하였으며, 해석결과의 타당성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
• /
• 2001.11a
• /
• pp.169-174
• /
• 2001

원자력발전소 배관계통에 존재하는 균열을 해석하는 방법으로, 이제까지는 균열을 고려하지 않은 상태에서 지진하중을 고려한 탄성 배관해석을 수행하여, 배관에 작용하는 하중을 구한 후, 다음 단계에서 파괴해석 방법으로 균열을 가정한 탄소성 균열해석을 수행하는 2단계의 해석을 통해 균열안정성을 평가해 왔다. 이러한 방법은 전체 배관의 거동과 배관 내에 존재하는 균열의 거동을 서로 독립적인 것으로 고려하고 있으며 재료물성치로는 설계값을 사용하는 등의 보수적인 가정들을 포함하고 있어 배관에 작용하는 하중 또는 응력을 과도하게 계산하는 결과를 초래하고 있다 특히, 지진하중과 같은 반복적인 외부 동적하중이 작용하는 경우, 배관에 국부적인 소성변형이 발생함에도 이를 단지 탄성거동으로 간주하게 되는 것이다. 이러한 몇몇 보수적 가정들을 포함하고 있는 기존의 해석방법은 지나친 보수성을 가질 뿐만 아니라, 균열에 의한 실제 배관의 파단하중과 계산에 의한 파단하중의 비교로서 배관의 안전여유도를 예측하는 방법으로는 적절하지 못하다.(중략)

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.24 no.6
• /
• pp.637-643
• /
• 2011

The bond-based peridynamic model is able to capture many of the essential characteristics of dynamic brittle fracture observed in experiments: crack branching, crack-path instability, asymmetries of crack paths, successive branching, secondary cracking at right angles from existing crack surfaces, etc. In this paper we investigate the influence of the stress waves on the crack branching angle and the velocity profile. We observe that crack branching in peridynamics evolves as the phenomenology proposed by the experimental evidence: when a crack reaches a critical stage(macroscopically identified by its stress intensity factor) it splits into two or more branches, each propagating with the same speed as the parent crack, but with a much reduced process zone.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.16 no.6
• /
• pp.1115-1120
• /
• 1992

The apparent negative crack growth phenomenon which usually arises in partial unloading compliance test is well known. The reason for apparent negative crack growth is the compressive residual stress caused by the plastic zone around the crack tip. The phenomenon as a possible source of error in determining $J_{JC}$ or J-R curve from partial unloading compliance experiments may be eliminated by the correction of compliance. A compliance correction equation is derived from a stress field analysis near the crack tip.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.32 no.3
• /
• pp.183-190
• /
• 2019

This paper introduces a near-tip grid refinement and explores its usefulness in the crack analysis by the natural element method(NEM). As a sort of local h-refinement in finite element method(FEM), a NEM grid is locally refined around the crack tip showing high stress singularity. This local grid refinement is completed in two steps in which grid points are added and Delaunay triangles sharing the crack tip node are divided. A plane strain rectangular plate with symmetric edge cracks is simulated to validate the proposed local grid refinement and to examine its usefulness in the crack analysis. The crack analysis is also simulated using a uniform NEM grid for comparison. Unlike the uniform grid, the refined grid provides near-tip stress distributions similar to the analytic solutions and the fine grid. In addition, the refined grid shows higher convergence than the uniform grid, the global relative error to the total number of grid points.