-162℃ 초저온 상태의 LNG를 저장하는 저장탱크의 내조는 균열과 같은 결함에 대한 구조 건전성 평가가 필요하다. 전통적인 파괴역학 관점에서는 응력확대계수 K, J-적분 그리고 CTOD를 이용한 단일 매개변수 평가가 주로 수행되어왔다. 그러나 실제 구조에서 발생되는 균열선단은 구조물의 크기, 시편형상 그리고 인장과 굽힘과 같은 하중의 형태에 따라 구속효과의 차이로 인한 영향이 발생하게 된다. 단일 매개변수 파괴역학을 보완하기 위해 다양한 시도가 있었고, 대표적으로 Q-응력법이 있다. 본 논문에서는 비선형 탄성영역의 균열선단 응력장 평가에 적합한 J적분에 Q응력을 유도하여 2 매개변수 접근법을 사용하고자 한다. SENB 시편의 균열비 0.1~0.7 그리고 광폭시편 균열비 0.2~0.6에 시편 균열선단의 응력을 J-Q 평가법을 이용하여 구속효과를 정량적으로 평가 하였다.
피로손상이 발생하는 초기단계는 결정립계나 석출물, 그리고 잔류응력과 같은 전위(dislocation)의 이동성에 영향을 미치는 변수에 의해 지배되는 것으로 널리 알려져 있으나, 물리적으로 손상의 발생을 탐지할 수 있는 단계는 미소균열의 발생단계라 할 수 있다. 미소균열은 microcrack으로 부르는 것이 일반적이지만 피로손상의 문제에서만은 short(or small) fatigue crack으로 통용되고 있다. 따라서 미소균열 보다는 소균열 또는 피로 단균열이 더 알맞은 용어일지도 모르는데, 그 크기가 수 ${\mu}m$에서 수 mm의 범위에 걸친 균열의 총칭이다. 이러한 크기라면 대략 통상적인 비파괴시험 방법으로 탐지할 수 있는 범위의 한계 부근에 있으므로 피로손상의 탐지와 관련된 비파괴평가의 역할과 관련하여 새삼스럽게 한번 짚고 넘어가는 것도 의미 있는 일이라 생각된다. 피로와 관련하여 보고된 비파괴평가에 관한 연구는 감히 그 숫자를 헤아릴 수 없이 많으나 그 대부분은 피로균열의 성장 및 전파에 관한 것으로, 피로 단균열과 관련한 연구는 상대적으로 적으며 특히 국내에서는 거의 찾아볼 수 없다. 그러나 피로 단균열의 탐지와 관련하여 지금까지 전세계적으로 보고된 연구 결과는 다수 있으므로 여기서는 주로 비파괴평가로 볼 수 있는 연구에 대해서만 살펴보기로 한다.
타이어 벨트층내의 코드간 균열연결 및 층간균열진전을 모사하기 위해 자유단을 갖는 2층 고무/코드 적층시험편에 대한 4~11mm 변위제어 실험을 수행하였다. 자유단의 코드간 균열연결시의 폭방향 균열진전량은 45$^{\circ}$ 경사진 코드들간 길이의 절반에 도달할 때의 측정값으로 하였으며, 이는 탐침법에 의해 측정되었다 또한, 자유단에서 코드들간 균열연결을 모사하기위해 2차원의 이상화된 모델링 기법을 고안하였다. 이론수명은 테어링에너지(균열파단면의 단위면적당 방출에너지)를 이용하여 코드간 균열연결수명(임계값)과 이후 최종파손까지의 수명으로 구분하였으며, 이들을 각기 실험값과 비교하였다. 임계값까지의 수명예측은 실험과 비교하여 약 20%, 최종파손까지 약 65%의 오차가 발생하였다. 따라서, 전체 이론수명은 실험과 비교하여 약 45%의 오차를 발생하였다.
본 연구는 무진동·무소음 암반 굴착을 위해 개발된 수압암반절개공법의 효율적인 굴착을 위하여 수압암반절개시스템의 패커 및 주입 시스템을 개량하였으며, 또한, 현장 실험을 수행하여 개선된 시스템의 효율성을 평가하였다. 수압파쇄균열은 누수로 인한 주입 압력의 손실로 인하여 균열확장 및 균열성장에 제한이 발생하였으나, 단일 패커의 팽창에 따른 인장응력에 의한 인장 변위는 암반 굴착을 용이하게 하였다. 현장 실험 자료를 바탕으로 수행한 수치해석결과는 현장 실험에서 형성된 균열의 발달을 모사할 수 있는 것으로 평가되었다.
신속한 암반 및 암석 균열 조사를 위해서는 자동화된 조사기법이 필요하다. 그러나 자동 조사기법의 균열 지도가 수동으로 조사한 것과 얼마나 일치하는지 표기하는 단일 지표가 없어서 그 정확도를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 균열 지도 간의 일치도를 단일 값으로 표현하는 조사선 교차 일치도 (Scanline Intersection Similarity, SIS)라는 지표를 새롭게 제안하였다. 제안된 지표는 두 균열 지도의 균열 빈도를 다수의 조사선 상에서 비교하여 이들 간의 기하학적 일치도를 도출한다. 해당 지표의 적용성을 검토하기 위해 컴퓨터 비전 (Computer Vision) 분야에서 널리 사용하는 일치도 지표인 Intersection Over Union (IoU)과 비교분석하였다. IoU는 균열의 미시적 형태 차이를 과대평가하는 반면에, 제안된 지표의 경우 미시적 형태 차이보다 경사와 같은 거시적 형태 차이를 더 민감하게 반영하였다. 따라서 균열의 거시적 형태가 중요한 암반 공학적 관점에서, 제안된 지표가 IoU 보다 균열 지도의 일치도 지표로써 적합하였다. 더 나아가 제안된 지표를 딥러닝(Deep Learning)을 이용한 균열 조사기법에 적용해본 결과, 해당 기법의 정확도가 조사선 교차 일치도로 0.674 임을 확인하였다.
본 연구에서는 유효수직응력의 영향을 받고 있으며, 공간적으로 상관된 간극분포를 포함하고 있는 단일 균열 내에서의 용질이동에 대한 공간적 거동을 수치적으로 분석하였다. 분석결과 단일 균열에서의 용질이동은 간극분포의 공간적 상관정도와 적용된 유효수직응력에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 공간적 상관길이가 증가함에 따라 용질입자의 평균이동시간은 감소하였으며, 또한 용질이동에 대한 굴곡도와 Peclet 수(유체흐름에 의한 용질의 이송율과 분자확산율과의 관계를 나타내는 무차원 수)가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 공간적 상관길이가 증가할수록 단일 균열 내의 간극분포가 용질입자의 이동에 유리하다는 것을 의미한다. 그러나 유효수직응력이 증가할수록 용질입자의 평균이동시간과 굴곡도는 증가하는 경향을 나타냈으며, Peclet 수는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 유효수직응력이 증가할수록 접촉면의 증가로 인해 한 두 개의 상대적으로 큰 국부유량을 가지는 유로를 따라 이동하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 용질이동에 대한 모의된 결과에 근거하여 공간적 상관길이에 따른 유효수직응력과 용질의 평균이동시간과의 관계를 나타내는 지수형태의 상관식을 제안하였다.
본 논문은 복수 정착구가 서로 인접하여 설치되었을 경우의 정착부 거동 및 국부응력 분포특성을 규명함에 목적이 있으며, 이를 위하여 단일텐던 및 복수텐던이 설치된 프리스트레스 콘크리트부재에 대한 실험연구가 수행되었다. 위의 실험연구 결과 정착부 파괴는 단일 및 복수텐던 설치부재 모두 텐던을 따라가는 균열에 의해 시작되며, 먼저 정착된 텐던 정착부 주변의 인장응력은 인접해서 긴장되는 텐던의 압축응력 발생효과로 인하여 균열하중에 대한 저항성이 개선됨이 밝혀졌다. 본 논문에서는 복수텐던 부재의 정착부 주위의 변형도 분포와 균열하중 등을 단일텐던 부재의 경우와 비교분석하여 제시하였으며, 복수텐던부재의 파괴기구도 규명하였다.
본 연구의 목적은 초음파를 이용하여 치근단 역충전와동을 형성하는 경우 와동형성의 효율과 치질의 균열 발생을 알아보기 위함이다. 발거된 상악 제 1 대구치 원심협측 치근 91개를 대상으로 치근단 3 mm를 치아의 장축에 직각되게 절단 제거한 다음 저속 round bur를 사용한 군을 대조군으로 하고 제 1에서 제 10까지의 출력 각 단계의 stainless steeel 초음파 기구를 이용한 군을 실험군으로 하여 치근단 역충전 와동을 형성하고 각 치근단 역충전 와동을 형성하는 데 소요되는 시간 및 stroke 수를 측정하였으며, 역충전와동 형성 전후의 치아 균열 발생을 fiberoptic을 이용한 입체현미경으로 측정 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 초음파의 출력 단계가높을수록 역충전와동을 형성하는데 소요된 시간 및 stroke 수가 감소 하였으며 (p<0.001) 감소되는 양상은 선적 관계를 보였다 (p<0.001). 제7에서 제 10 단계까지의 고출력의 초음파 기구로 와동 형성한 군에서는 저속 round bur로 와동 형성한 군이나 제 1 단계에서 제 3 단계까지의 저출력 초음파 군, 제 4 단계에서 제 6 단계까지의 중출력 초음파 군에 비해 치아 균열의 발생 빈도가 유의하게 높게 나타났고 (p<0.01), 저속 round bur, 저출력의 초음파 기구 그리고 중출력의 초음파 기구로 형성한 군 사이에는 치아 균열의 발생 빈도에 유의한 차이가 나타나지 않았다 (p>0.05). 고출력의 초음파를 이용한 경우에, 와동형성전에 균열이 이미 존재했던 치아에서는 균열이 존재하지 않았던 치아에서보다 와동형성 후 균열이 유의하게 많이 발생하였다(p<0.001). 저출력의 초음파를 이용한 경우에, 초기 근단공의 크기가 작았던 경우가 근단공의 크기가 컸던 경우에 비해 와동형성 후 균열이 유의하게 많이 발생하였다 (p<0.05).
This work has been investigated the ralationship between single surface crack length and crack depth have influence on the fatigue life. The simulation based on experimental results of 2.25 Cr-1Mo steel at various crack configuration ratios has enabled successful prediction of fatigue life at room temperature. The effect of crack depth should be considered for predicting fatigue crack growth rates as well as that of surface crack length. It is also shwn that the crack growth mechanisms are in good agreement with expreimental data according to the interaction of crack length and crack depth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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