• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.259-262
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• 2009

지진이나 충돌 등과 같은 동적 하중은 하중 속도에 따라 재료의 파괴 거동이 변하기 때문에 하중 속도는 하중의 위치나 크기와 더불어 재료의 파괴 거동을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 특히 콘크리트와 같은 취성재료의 경우 재료의 속도 의존적 거동에 의해 가해진 하중으로부터 발생된 균열의 형상이나 진행 형태가 변하므로 전체 구조물의 거동에도 큰 영향을 끼친다. 따라서 취성재료를 이용한 속도 의존적 파괴 거동에 관한 연구는 그 중요성에 의해 다양한 방법으로 진행되어져 왔으나, 해석을 통한 빠른 하중에서의 파괴 거동 해석은 대부분 무시되어왔다. 하지만 최근 폭발과 같은 매우 빠른 하중에서의 재료의 파괴 거동 대한 관심이 증대되고 있고, 그에 관한 연구의 필요성도 점차 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 irregular lattice model의 하나인 rigid-body-spring networks(RBSN)를 이용하여 취성 재료의 파괴 거동해석에 적합한 수치 해석 모델을 개발하였다. 동적 해석을 위해 각 요소에 질량을 부여하고, 각 요소의 거동은 시간 적분에 의하여 계산된다. 이를 이용하여 빠른 하중에서의 취성 재료의 파괴 거동 특성을 분석하고 기존 실험과의 비교를 통해 수치 해석 모델의 타당성을 입증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.561-564
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• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.153-159
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• 2007

이 논문은 FRP시스템 외부부착공법의 조기 탈착문제를 개선하기 위해 개발된 유리섬유-강 복합판(GFSP)으로 보강된 RC보의 성능 및 파괴특성에 관한 실험적 연구다. 사용 중인 보의 손상과 재하상황을 실제적으로 모의하기 위하여, 사전균열과 반복하중이 실험변수로 채택되었다. 실험에서 GFSP 보강은 보의 강도증가, 처짐감소, 균열의 억제 등에 매우 효과적인 보강공법임이 확인되었다. 그러나 GFSP로 보강되는 보의 설계는 휨 성능에서 유리섬유의 취성거동을 고려하여야 하는 것을 보여주었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.337-348
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• 2003

본 연구는 8개의 RBS (reduced beam section) 내진 철골모멘트접합부의 실물대 실험결과를 요약한 것이다. 본 실험의 주요변수는 보 웨브 접합법 및 패널존 강도를 택하였다. 균형 패널존 시험체는 접합부의 내진성능을 감소시키지 않으면서, 보와 패널존이 함께 균형적으로 지진에너지를 소산시키도록 설계하여 값비싼 패널존보강판(doubler plates)의 수요를 줄이고자 시도한 것이다. 보 웨브를 용접한 시험체는 모두 특별 연성모멘트골조에서 요구되는 접합부 회전능력을 충분히 발휘하였다. 반면 보 웨브를 볼트접합한 시험체는 조기에 스캘럽을 가로지르는 취성파단이 발생하는 열등한 성능을 보였다. 보 그루브 용접부 자체의 취성파괴가 본 연구에서와 같이 양질의 용접에 의해 방지되면, 스켈럽 부근의 취성파단이 다음에 해결해야 할 문제로 대두되는 경향을 보인다. 보 웨브를 볼팅한 경우에 접합부 취성파단의 빈도가 월등히 높은 이유를 실험 및 해석결과를 토대로 제시하였다 측정된 변형도 데이터에 의할 때, 접합부의 전단력 전달메카니즘은 흔히 가정하는 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 이는 전통적 보 웨브 설계법을 재검토할 필요가 있음을 시사하는 것이다. 아울러, 본 연구의 제한된 실험자료 및 접합부에서 요구되는 바람직한 거동기준을 근거로 균형 패널존의 강도범위에 대한 예비적 추정치를 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.919-926
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• 2014

본 논문에서는 재료의 물성에 따른 파괴 거동을 응집영역모델과 확장유한요소법을 이용하여 예측하였다. 중앙에 경사진 초기 균열을 가지는 직사각형 시편 형상에 대해 평면응력요소로 모델링하고 인장하중을 가하여 균열의 전파 거동을 모사하였다. 파손 진전이 예측되는 지역에 대해 응집영역모델링 해석에서는 모든 일반 요소들 사이에 응집요소를 삽입하였고, 확장유한요소해석에서는 요소확장영역으로 지정하였다. 취성과 소성 재료에 대해 파괴 형태를 예측하고 파괴 강도를 계산하였다. 시편의 두께가 매우 얇은 경우에 기하학적 비선형 후좌굴해석 기법으로 주름변형을 고려하였고 주름이 파괴 거동에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.87-87
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• 2013

복합조직강의 미세조직제어를 통한 자동차용 고강도 강판재의 개발이 주요 연구과제로 있다. 하지만 고강도화에 따라 수소에 의한 지연파괴의 문제점이 있어, 이를 규명하고 해결하기 위한 많은 연구가 함께 이루어지고 있다. 본 연구에서는 연구, 개발되고 있는 복합조직강 중 DP강과 TRIP강의 수소취성에 미치는 미세조직의 영향을 분석하고, 수소주입조건에 따른 수소취성 및 지연파괴 거동에 대하여 조사하고자 하였다. 이를 위해 음극전기분해법을 이용, 주입수소량을 달리하여 주입수소가 복합조직강의 지연파괴에 미치는 영향을 분석하였다. Hydrogen determinator를 통해 시편 내 수소량을 측정하였고, 소형펀치시험에 의한 기계적물성 변화를 조사하였다. 또한 파단부위의 넓이와 깊이를 비교측정하였고, 파단면을 SEM으로 관찰하여 수소지연파괴 거동을 평가하고자 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.529-536
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• 2008

구조물의 파괴 거동은 하중의 재하 속도에 따라 달라지는 특성을 보이는데, 이는 재료의 속도 의존성으로부터 비롯된다고 할 수 있다. 이러한 현상은 공학의 여러 분야에서 관심사였지만, 파괴 메커니즘이 명확히 규명되지 않았기 때문에 수치 해석을 통한 연구에는 그 한계점과 어려움이 상존하였다. 본 연구에서는 파괴 거동의 속도 의존성을 이해하고자, 취성재료를 대상으로 입자동역학을 이용한 수치해석을 수행하였다. 직접 인장 시험 시뮬레이션을 위해 노치가 있는 시편을 모델링하고, 취성재료가 갖는 특성을 표현하기 위해 Lennard-Jones 포텐셜을 사용하였다. 6가지의 다른 하중 속도에 따른 균열의 거칠기, 균열의 후퇴와 멈춤, 분기 현상과 같은 동적 파괴 특성을 관찰하였다. 해석 결과를 통해 하중 속도에 따른 파괴 거동의 변화 원인을 에너지 유입-소모율의 개념을 도입하여 설명하고, 재료의 파괴 메커니즘이 갖는 속도 의존성에 대해 이해할 수 있는 단초를 마련하였다. 또한, 기존 실험과의 비교를 통해 실제적인 현상과의 유사성을 밝힘으로써 입자동역학의 공학적 적용 가능성을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.187-192
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• 2016

일반설계에서 탄성거동을 전제로 구조물을 설계하는 것과 달리 내진설계는 구조물의 소성거동을 규명하고 조정하여 붕괴를 방지하는 것이 목적이다. 일반교량의 경우에 요구되는 붕괴방지수준은 교량의 특정한 구조부재의 소성거동으로 낙교를 방지하여 지진발생 이후에 긴급차량의 통과를 가능하게 하는 것이다. 이러한 소성거동은 연결부분 또는 교각기둥에 제한되고 각 경우에 적절한 조치가 요구된다. 도로교설계기준은 교각기둥에서 소성힌지를 형성하여 연성붕괴기구를 구성하는 설계방식과 함께 철근콘크리트 교각을 하부구조로 하는 교량을 대상으로 연결부분의 항복을 이용하여 취성붕괴기구를 구성하는 연성도 내진설계를 부록으로 제시하고 있다. 이 연구에서는 철근콘크리트 교각기둥과 강재받침으로 설계된 일반교량을 선정하고 연성붕괴기구와 취성붕괴기구를 모두 고려한 붕괴방지 설계절차 및 도로교설계기준에 요구되는 수정사항을 제안하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.124-129
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• 1998

고온고압 수화학 분위기를 모사한 조건에서 피로균열성장 거동에 관한 연구를 수행하였다. 고온고압분위기 모사를 위해 Load machaine, Autoclave, Water loop, 균열측정장치(Reversing DCPD) 그리고 전기화학변수 측정장치 등을 설치하였다. 우선 공기분위기 및 상온수화학 분위기에서의 시험을 통해 안정성을 확인하였으며, 안정한 조건에서 고온수화학분위기에서 실험을 수행하였다. 수화학 분위기에서 용존산소에 상관없이 취성파면이 관찰되었다. 용존산소의 양이 적을 경우(10ppb이하) 발견된 취성파면의 양은 연성파면에 비해 훨씬 적었으며, 용존산소가 높을 경우(8000ppb) 취성파면의 양이 많이 발견되었다. 산소포화된 고온수화학 분위기 피로시험결과는 피로균열성장이 주로 취성파면에 의해 이루어졌으며, 균열성장속도 또한 크게 증가하였다.