• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
• /
• pp.213-213
• /
• 2003

고온 및 고압의 가혹한 방사선 분위기에서 사용되는 핵연료 피복관은 중성자 조사 및 수소화합물의 생성 등으로 인하여 기계적 성질이 저하된다. 따라서 조사된 핵연료 피복관의 손상기준 확립과 안전성 해석을 위해서는 연성 및 강도 등 기계적 특성을 정확히 이해하여야 할 필요가 있다. 핵연료 피복관의 종 및 횡 방향 인장특성 평가를 위하여 개발된 기존의 다양한 시험법들을 비교하고, 핫셀시험에 적합한 인장시험법을 개발하였다. 피복관의 종방향 인장시편은 튜브시편 또는 게이지부 내에서 균일한 변형률 분포를 얻도록 설계된 도그본 튜브시편(그림 1)을 사용한다. 피복관의 횡방향 인장시험에 사용되는 링시편(그림 2)은 게이지부 내에서 균일한 단축 원환변형율 분포 또는 평면변형율 조건을 나타내도록 설계한다. 연소 또는 조사된 피복관으로부터 시편을 제작하기 위해서는 핫셀 내에서 작업 이 가능한 방전가공기(그림 3)를 사용한다. 피복관의 종방향 인장시험용그립(grip)은 핀-부하형이며, 횡방향 인장시험의 경우는 시험 동안 시편의 곡률이 일정하게 유지 되도록 그립의 형상 및 치수를 결정한다(그림 4). 피복관의 종 및 횡방향 강도와 변형 등 기계적 특성을 평가하기 위한 응력-변형율 곡선은 시험기의 복합 강성(K)을 고려하여 결정한다. 이상과 같이 검토된 인장시험법은 피복관의 안전성 해석(safety analysis)과 관련 규정(regulatory)에서 사용되는 피복관 손상기준(fuel damage criteria)의 개선에 필수적인 자료를 제공한다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권1D호
• /
• pp.45-55
• /
• 2008

아스팔트 혼합물의 거동을 정확하게 예측하기 위하여 점탄소성 연속체 손상모형(이하 점탄소성 모형)을 개발하였다. 본 논문에서는 인장조건에서 점탄소성 모형의 개발과 4가지 혼합물(일반 밀입도, SBS, CR-TB, Terpolymer)을 이용한 모형의 검증과정을 다루고 있다. 모형 개발을 위해서 실내시험으로 측정한 아스팔트 혼합물의 전체 응답을 점탄성과 점소성 성분으로 구분하여 분석하였다. 점탄성 연속체 손상모형으로는 미세균열이 지배적인 상태에서 아스팔트 혼합물의 시간 의존적 거동을 해석하고, 고온 혹은 저속 하중 조건에서 발생한 영구변형(시간 종속과 비종속 성분을 모두 포함)은 점소성 모형으로 해석하였다. 변형률 분해 원리에 근거하여 각각의 모형을 통합하여 점탄소성 연속체 손상모형(VEPCD)을 개발하였다. 모형의 변수 결정을 위해서 직접인장시험을 수행하고 각각의 혼합물에 대한 선형 점탄성은 동탄성계수와 시간-온도 전이계수 그리고 위상각의 주곡선으로 정의하였다. 개발된 점탄소성 모형의 예측 성능을 평가하기 위하여 두 종류의 실내시험 실시하고 그 결과를 분석하였다 : 1) 단일 변형률 인장 시험, 2) 임의 하중조건을 모사한 피로 시험.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.55-63
• /
• 2012

이 연구에서는 타설 과정에서 낮은 점성이 요구되는 구조물에 적합한 낮은 점성을 가지면서 다중균열에 의한 변형률 경화거동을 보이는 고인성 섬유복합재료를 제조하기 위한 재료와 제조 방법을 제시하고자 한다. 섬유복합재료의 낮은 점성과 고인성을 얻기 위하여 미시역학과 파괴역학에 기반한 이론적 해석 방법과 제조 기법을 적용하였다. 2~3MPa 범위의 인장강도를 갖는 복합재료에 적합한 최적의 섬유 양과 길이, 그리고 섬유와 매트릭스의 계면 특성을 미시역학과 안정상태 균열 이론을 이용하여 해석적으로 구한 후 여섯 가지 배합을 결정하였다. 여섯 가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 점성과 일축인장 성능을 검증하였다. 실험 결과 굳기 전에는 그라우팅에 적합한 낮은 점성을 갖으면서 굳은 후에는 1.5% 이상의 고인성을 갖는 변형률 경화 섬유복합재료를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제16권3호
• /
• pp.58-67
• /
• 2003

본 연구에서는 구조의 건전성을 실시간으로 모니터링하기 위해 변형률 및 파손을 동시에 감지할 수 있는 두 가지 형태의 광섬유 센서 시스템을 제안하였다. 구성된 광섬유 센서 시스템은 파손신호 취득에 사용되는 단파장 광원의 형태에 따라 EDFA에 FBG 사용한 것과 Fabry-Perot 필터를 사용한 것으로 나뉘며 EFPI센서를 통해 복합재 시편의 인장실험을 모니터링 하는데 적용되었다. 먼저, 복합재의 초기파손모드에 해당하는 모재균열 신호의 특징을 알기 위해 압전세라믹 센서를 이용하여 시편의 두께와 폭의 변화에 따른 신호특성을 파악하였다. 정량적 파손신호의 특성 분석을 위해 STFT와 Wavelet Transform과 같은 시간 주파수 변환방법을 사용하였으며, 시편의 형상변화에 따라 모재균열 신호의 주파수영역 특성이 변화함을 확인하였다 광섬유 센서로 취득 된 파손신호 및 변형률 측정값을 각각 압전세라믹 센서와 변형률게이지의 결과 값과 서로 비교하였다. 광섬유 센서 시스템들을 이용한 장시간동안의 인장실험 결과 변형률의 값은 변형률게이지의 측정값과 잘 일치하였으며 파손감지 시스템 또한 미세한 파손신호까지 민감하게 감지해 낼 수 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.761-768
• /
• 2010

철근콘크리트 구조물에 균열이 발생하면 균열과 균열 사이 단면의 콘크리트는 부착에 의해 인장력을 전달하게 되고 이에 따라 철근의 변형은 줄어든다. 이러한 현상을 인장증강효과라 하고, 처짐 및 균열폭과 같은 사용한계상태의 검증에 중요한 역할을 한다. 그러나 균열 사이의 복잡한 변형률 분포 때문에 사용성한계상태의 검증에 어려움이 따르므로 일반적으로 평균 변형률을 사용하여 처짐과 균열폭을 산정하고 있다. EC2에서는 1차식 및 2차식 형태의 인장 증강효과를 사용하여 평균 곡률을 산정하고 이로부터 처짐량을 산정하고 있다. 이 연구에서는 휨부재에 대하여 인장증강효과에 대한 다양한 모델을 적용하여 처짐과 균열폭을 산정하고 EC2와 콘크리트구조설계기준에 의한 결과와 비교하였다. 해석 결과 2차식 형태의 인장증강효과를 일관되게 적용함으로써 실험 결과에 더 부합된 결과를 얻을 수 있었고 해석의 일관성도 도모할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권6호
• /
• pp.573-579
• /
• 2016

충격하중을 받는 재료의 변형거동에 관한 연구는 공학 및 산업의 다양한 분야에서 관심 받고 있으며, 이들 기계/구조물 부재의 변형 및 파괴거동의 다수는 중간 변형률속도 영역에 해당하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 변형률속도역에서 동적변형거동을 고려하는 것이 설계의 필수조건이 되었다. 이들 영역은 준정적과 SHPB 시험장치를 이용하는 고 변형률속도의 중간 영역에 위치하고 있어서, 종래의 적당한 시험장치를 이용하여 중 변형률속도를 얻는 것이 용이하지 않았다. 따라서 중간 변형률속도역에서 재료의 변형 및 파괴거동에 관한 유용한 데이터의 보고는 제한적이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 구축한 낙추식 충격 인장시험 장치의 신뢰성을 확보하였고, 이를 사용하여 탄소강의 중 변형률속도역에서 동적거동을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권6호
• /
• pp.979-990
• /
• 2016

본 연구는 변형률 기반 설계를 위해 개발된 X80 라인파이프의 인장 변형성능을 검증하기 위해 금속의 비선형 거동을 해석할 수 있는 대표적 경험적인 모델인 GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman) 모델을 이용한 비선형 유한요소 해석기법을 제시한다. GTN 모델은 재하과정중 금속 내부에서 발생하는 공극의 생성, 성장, 합체에 대한 모델링을 통해 재료의 손상거동을 묘사하는데, 본 연구에서는 GTN 모델에 대한 사용자 정의 재료모델을 작성하고 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에 연동시켜 강재의 비선형 손상거동을 해석하였다. 비선형 손상해석을 위한 모재와 용접용 재료의 재료상수는 원형봉과 전두께 시편에 대한 인장시험 결과를 수치모사하여 결정하였으며, 결정된 재료상수를 이용하여 SENT (Single Edge Notch Tension) 시험과 CWPT (Curved Wide Plate Test)를 수치모사하였다. 수치해석 결과로부터 인장 변형성능을 산정하고 이를 시험결과 및 기존의 경험공식과 비교한 결과 본 연구에서 개발한 수치기법이 X80 라인파이프 부재의 인장 변형성능을 신뢰도 높게 평가하는 것을 확인하였으며, 결과적으로 변형률 기반 설계에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제10권2호
• /
• pp.47-55
• /
• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.178-184
• /
• 2017

이 연구에서는 PE 섬유를 사용한 고연성 시멘트 복합체에 대해 최대입경 4.75 mm의 일반모래(강모래)를 규사와 서로 다른 비율로 혼합하여 사용하였을 때, 그에 따른 고연성 시멘트 복합체의 인장거동 변화를 실험을 통해 살펴보고자 하였다. 유동성 평가 실험에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 압축강도는 평균압축강도에는 큰 차이가 없었으나, 편차의 크기가 강모래 치환율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 일축인장시험 결과에서는 강모래 치환율에 따른 인장강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장변형률 성능에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 향상되는 결과를 나타내었다. 강모래 치환율이 증가함에 따라 다중균열의 분포밀도가 증가하면서 인장변형률 성능의 향상된 것으로 보인다. 한편, 인장변형률 성능의 편차는 압축강도에서와 마찬가지로 강모래 치환율이 증가함에 따라 커지는 양상을 나타내었다. 이 연구를 통해 규사 대신 일반모래를 사용한 경우에도 고연성 시멘트 복합체의 인장거동의 변동성은 증가하지만, 규사를 사용한 고연성 시멘트 복합체와 비교할 때 등가 이상의 인장성능을 나타낼 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제23권4호
• /
• pp.35-43
• /
• 2010

이 논문의 목적은 경량 충진재와 하이브리드 섬유를 사용하여 경량성과 인장변형 성능이 우수한 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체(HFSLCC)를 개발하는 것이다. 이를 위하여 마이크로역학과 다수의 미세균열이 발생하기 위한 조건인 안정상태 균열이론을 바탕으로 시멘트 매트릭스의 파괴 특성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계 특성을 파악하여 사용재료 및 최적 혼입률을 결정하였으며, 섬유 종류와 양에 따라 4가지 배합을 결정하였다. 4가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 역학적 특성(직접인장, 압축강도, 단위질량)을 검증하였다. 검증 결과 4가지 배합으로 제조한 모든 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체는 변형률 경화거동을 보였으며, 역학 성능은 평균 변형률 약 3.0%, 최대인장강도 약 4.2MPa, 단위질량 및 압축강도는 각각 약 $1,660kg/m^3$와 57MPa를 나타내었다. 또한 PVA섬유 1.0%와 PE섬유 0.5%를 혼입한 경우 섬유 사용량이 적으면서 2.0% 섬유가 혼입된 복합체와 유사한 성능을 나타내었다.