• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.52-55
• /
• 2010

본 논문에서는 일반유한요소법(Generalized Finite Element Method)를 이용하여 응력확대계수를 계산하는 방법을 소개한다. 기존의 유한요소법을 사용하여 응력확대계수를 계산하기위해서는 J-integral 방법 등을 이용한 후처리 과정이 필수적으로 요구된다. 뿐만 아니라 균열선단 근방에서의 응력을 기술하기 위해서는 세밀한 요소망(mesh)이 요구된다. 후처리 과정과 균열선단 근방에서의 요소망은 수치적 오류를 발생시키고 이는 정확한 응력확대계수를 얻는데 어려움을 준다. 일반유한요소법은 근사함수를 요소망의 영향 없이 추가해서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 활용성 측면에서 기존의 유한요소법보다 복잡하여 실용성이 떨어진다. 본 논문에서는 일반유한요소법의 장점을 충분히 살려 균열선단근방에서는 응력을 모델링하여 근사함수로 사용하고 균열선단에서 거리가 먼 곳은 기존의 유한요소를 써서 계산을 하였다. 특별한 후처리 과정(Post processing) 없이 비교적 정확한 응력확대계수를 손쉽게 얻을 수 있다. 일반유한요소법을 이용한 제시된 방법론이 타당함을 수치 예제를 통하여 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권2호
• /
• pp.143-156
• /
• 2015

함수구배재료의 모드 III 균열이 물성치 구배방향과 다른 방향으로 비정상적으로 전파할 때 전파균열선단부근의 응력 및 변위장에 대하여 연구하였다. 함수구배재료는 밀도가 일정한 상태에서 전단탄성계수가 선형적으로 변화하는 경우와 밀도와 전단탄성계수가 지수형적으로 변화하는 경우로 가정했다. 조화함수의 해를 얻기 위하여 일반적인 편미분방정식의 동적평형방정식을 라플라스 방정식으로 변환하였다. 라플라스 방정식으로부터 균열속도 변화률, 응력확대계수의 변화률 등에 의존되는 응력장과 변위장을 근접해법으로 얻었다. 본 연구에서 얻어진 응력장과 변위장을 사용하여 재료의 비 균질성, 균열속도의 변화률, 응력확대계수의 변화률 등을 고려한 상태에서 균열이 임의의 방향으로 전파할 때 균열선단부근의 응력 및 변위 그리고 응력확대계수에 대하여 연구하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제17권1호
• /
• pp.59-65
• /
• 2004

응력확대계수는 균열진전경로의 수치해석적 연구에서 널리 사용되고 있다. 그러나 많은 경우에서 균열선단주위 응력의 급수전개식 중 이어지는 항은 정량적으로 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이의 항을 계산하기 위하여 등매개 2차특이요소를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 일례로 단축하중을 받는 무한 직방성체 내 경사균열에 대하여 균열요소크기와 균열경사각을 달리 주어 가며 해석을 수행하였으며, 수치해석결과는 이론해와 비교하여 잘 일치하고 있다.

• 기계저널
• /
• 제28권4호
• /
• pp.313-321
• /
• 1988

어떤 구조물이 반복하중을 받으면 피로파괴를 일으킨다. 만일 이 구조물이 부식환경 속에 앗 으면 불활성 분위기나 공기 중에서 보다 빨리 파괴에 이르게 된다. 이러한 현상을 흔히 부식 피로라고 한다. 부식피로에 크게 영향을 미치는 변수들을 대략 기계적 변수, 금속학적 변수, 환경 변수로서, 기계적 변수에는 최대응력 확대계수, 응력확대계수범위, 응력비, 반복하중 주파수, 반복하중파형, 응력상태, 잔류응력, 균열의 크기 및 모양 등이 있으며 금속학적 변수로는 합금 조성, 합금원소와 불순물의 분포, 미세조직과 결정구조, 열처리, 소성가공, 집합조직 등이며 환 경변수에는 온도, 환경의 형태(기체, 액체), 부식성분의 분압 또는 농도, 전기화학적 전위, pH, 수용성 환경의 점성, 피복, 부식억제제 등이 있다. 이와 같이 부식환경 속에 있는 구조물의 파 손을 이해하기 위하여는 응력부식과 부식피로를 공부하여야 한다. 이 현상은 매우 복잡한 문 제이기 때문에 아직도 완전히 이해되지 않은 상태이고 따라서 중요한 연구대상이 되고 있다. 여기서는 응력부식과 부식피로의 파괴역학적인 측면을 소개하고자 한다.

• 전산구조공학
• /
• 제10권3호
• /
• pp.22-29
• /
• 1997

본 논문에서는 균열이 존재하는 구조부재에 충격이나 폭발하중이 가해진 경우 동적응력확대계수를 구하는 방법들은 논의하고 특히 코오스틱 실험법 및 수치적으로 코오스틱 곡선을 구하여 동적응력확대계수를 구하는 과정을 자세히 설명하였다. 폭발 및 충격에 의한 구조물의 파괴해석은 이와 같은 하중을 받는 압력용기, 빌딩, 초고속선, 해군 함정 등의 파괴강도설계 및 안전성 평가에 핵심기술로 대두되고 있으며 또한 우주항공산업, 고속전철, 암반역학 등의 여러 분야에서 중요한 의미를 갖는다. 따라서 앞으로도 균열진전 및 정지조건, 탄소성 동적파괴해석 및 재료의 충격거동 등에 대한 연구들이 계속되어져야 할 것으로 사료된다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제36권2호
• /
• pp.147-154
• /
• 2000

실온 대기 중에서 탄소강배관(STS370)의 피로시험을 행하였다. 배관에는 외부결함을 인공적으로 상정하여, 피로균열진전 및 관통의 거동, 균열형상, 누설 및 파단수명, 균열개구변위를 실험과 이론의 양면으로부터 비교·검토하였다. 특히, 배관의 벽두께 관통후에 있어서의 응력확대계수를 평가하기 위하여 새로운 식을 제안하였다. 피로균열이 관벽을 관통하기 전에 있어서는 판모델에 의한 Newman-Raju의 응력확대계수 평가식을 이용하므로서 aspect비와 누설수명 등 관통전의 피로균열성장거동을 평가할 수 있음을 나타내었다. 또한, 피로균열이 관벽을 관통한 후에 있어서는 본 논문에서 제안한 배관모델에 의한 응력확대계수의 평가식을 이용하여 관통후의 균열형상, 파단수명 및 균열개구변위 등 관통후의 피로균열성장거동을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권1A호
• /
• pp.39-48
• /
• 2012

본 논문에서는 V형 노치 및 반원형 노치 균열을 갖는 패치보강 적층판의 응력확대계수 산정을 위하여 수치해석적 방법을 사용한다. p-수렴 비등매개변수 모델이 고려되고, 이와 같은 비등매개변수 모델의 결과를 활용한 3차원 가상균열닫힘법에 대한 식이 표현된다. 1차원 로바토 함수로부터 확장된 3차원 계층적 형상함수를 가지고서, 임의의 요소에서의 변위장의 변위-변형률 관계와 3차원 구성방정식이 표현된다. 원형경계의 기하형상을 나태내기 위해 초유한사상기법을 사용한다. 응력집중계수, 응력분포, 자유도, 그리고 무차원 응력확대계수 등의 항목에 대해서, 제안된 모델의 정확도와 단순성이 기존의 결과들과의 비교를 통해 설명된다. 균열 적층판의 폭, 높이, 노치근입부의 반경, V형 노치의 경사각, 균열길이 등의 변화에 따른 응력확대계수가 산정된다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.108-115
• /
• 1992

이종재료의 접합면에 수직으로 존재하는 크랙에 대하여 경계요소 해석을 수행하여, 그 결과 실용가능한 수치 근사해을 얻을 수 있었다. 크랙을 정확히 모델링하기 위하여 크랙표면을 분리영역으로 하는 영역분할법을 채택하였으며, 해의 정확성을 향상시키기 위하여 등매개 2차요소로의 경계분할과 함께 크랙선단에서 표면력의 특이성을 나타내도록 하였다. 응력확대계수는 크랙표면상 절점의 상대변위를 이용하여 결정하였다. 또한 이종 재료내 크랙에 대하여 응력확대계수를 간단히 구할 수 있는 간편해석법을 제안하고 이의 적용 가능한 범위를 제 시하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
• /
• pp.234-239
• /
• 2001

The stress intensity factors have been widely used in numerical studies of crack growth direction. However in many cases, omissive terms of the series expansion are quantitatively significant, so we consider the computation of such terms. For this purpose, we used the finite element method with isometric quadratic quarter-point elements. For examples, infinite square plate with a slant crack subjected to a uniaxial load is analyzed. The numerical analysis were performed for the wide range of crack tip element lengths and inclined angles. The numerical results obtained are compared with the theoretical solutions. Also they were accurate and efficient.

• 콘크리트학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.175-186
• /
• 1995

매시브 콘크리트 구조물의 균열선단의 응력확대계수를 구하는 데 표면적분법을도입하였다. 표면적분법은 경로적분인 J-적분법을 근저로 하여 유도가 된다. J-적분법에서는 균열면의 압력고 구조물의 물체력을 고려할 수가 없는 반면에 본 이론은 이러한 일반 하중조건을 고려할 수가 있으므로 보다 정확한 균열선단부의 응력상태를 고찰하는데 유용하다. 또한 균열선단부의 특이성을 표현하기 위해 특이요소를 사용하거나 균열선단부의 세밀한 요소분할을 요하는 등의 불편함을 제거할 수 있는 기법이다. 본 이론을 바탕으로 응력확대계수$K_I$, $K_{II}$를 구하는 프로그램을 작성하였으며 8절점 등매개 변수요소를 사용하여 $K_I$, $K_{II}$를 검증하였으며 실제 댐 구조물에 적용시켜 응력확대계수의 변화를 살펴보았다.