• Tunnel and Underground Space
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• v.24 no.4
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• pp.325-333
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• 2014

Hydraulic fracturing is the key technology for production of shale gas, which is one of the major unconventional resources. Brittleness index is one of the most important mechanical properties which determine the efficiency of hydraulic fracturing. It was required that the production of shale gas increases with more brittle behavior. Confusingly, there are numerous definitions available for brittleness of rock. This paper summarizes various definitions of brittleness index, and presents correlation analysis of the brittleness indices by using the laboratory experimental results of 48 shale specimens in Korea. Generally, it shows a very weak positive correlation between the brittleness index ($B_1$) which is the ratio of uniaxial compressive strength to tensile strength and the brittleness index ($B_3$) which is calculated by using the Youngs modulus and Poisson's ratio. In addition, the role of Poissons ratio is not clear in defining brittleness indices. In conclusion, standardization of definition for brittleness index is required to apply it to hydraulic fracturing as a parameter for predicting the efficiency.

• Tunnel and Underground Space
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• v.33 no.1
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• pp.29-41
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• 2023

The brittleness of rocks plays an important role in determining the fragmentation and failure behavior of rock. However, there is still no standard method to evaluate the brittleness of rock, and previous studies have suggested the several definitions for estimation of brittleness of rock. Even in the process of mechanical rock excavation and drilling, the brittleness of rock is considered as an important property for evaluating the excavation efficiency of mechanical excavators or boreability of rock. The previous studies have been carried out to investigate the correlation between different brittleness of rock and cutting efficiency and boreability of rock. This study introduced a method for calculating the brittleness of rock from punch penetration test, and analyzed the correlation between the brittleness of rock calculated by the uniaxial compressive and Brazilian tensile strengths and that from punch penetration test. From the results of correlation analysis, the relationship between various brittleness was confirmed, and it was found that PSI and BI₃ showed a good correlation with the strength-based brittleness index. In addition, the results indicated that B₃ and B₄ are suitable to represent the brittleness of rock in the field of mechanical rock excavation.

• Journal of the KSME
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• v.30 no.2
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• pp.107-114
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• 1990

(1) Cr-Mo-V 합금강 로우터재료는 사용도중 템퍼 취화된다. 템퍼취화된 소재는 취성제거처리 혹 은 재열처리를 하여 취성을 감소시킬 수 있다. (2) 축의 신뢰도를 파괴역학 원리를 적용하여 계산하였으며 템퍼 취화된 소재는 파손 위험성이 있으나 열처리 된 소재는 취성파괴 및 고 사이클 하중에 의한 피로균열 성장에 대해서 안전성 이 충분하다는 결론을 얻을 수 있다. (3) 샬피 V-노치 충격치 (CVN)와 파괴인성치(K$_{tc}$ )의 관계식을 취성재료에도 적용할 수 있 는가의 여부에 대해서는 많은 조사가 필요하다. (4) 취성소재의 피로균열 개시값$\Delta$ $K_{th}$을 알고 있으면 취송소재로 제조된 구조물의 파괴역학적인 해석을 하는데 도움을 줄 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1994.04a
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• pp.10-15
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• 1994

전기도금 공정에서 발생하는 수소취성은 다량의 수소이온이 강제품에 흡수되어 취화되는 현상을 나타내는 것으로 인장강도 200KSI 이상이 요구되는 항공기용 또는 로켓트 추진기관용 초고강도강에서 크게 문제가 되고 있다. 본 내용은 전기 카드뮴도금 작업시에 발생되는 수소취성에 대하여 간략하게 기술하고. 이 수소취성을 제거하는 방법 및 수소취성을 저게 생성시키는 저취성도금인 Cd-Ti 합금도금의 공정개발 결과를 보고한다. 실험결과에 의하면 도금층의 Ti함량은 0.1-0.7%이며 Ti의 공석에 의하여 Cd 도금에 비하여 저취성을 나타냈으며, Cd-Ti합도금의 내식성은 상대평가인 염수분무시험 결과 Cd도금과 비교하여 소재표면의 부식을 일으키는 붉은녹발생까지의 시간이 500시간으로 보다 높은 내식성을 나타내었다. 그리고 Cd-Ti 합금의 공정표준 및 Ti농도의 관리방법 등을 정리하여 보고한다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.16 no.6 s.65
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• pp.437-450
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• 2006

Failure around an underground opening is a function of in-situ stress magnitudes, intact rock strength and the distribution of fractures in the rock mass. At high in-situ stress, the failure process is affected and eventually dominated by stress-induced fractures preferentially growing parallel to the excavation boundary. This fracturing is often observed in brittle type of failure such as slabbing or spatting. Recent studies dies on the stress-induced damage of rock revealed its importance especially in a highly stressed regime. As the constructions of underground structures at deep depths increased, the cases of the brittle failure also increased and furthermore spalling was occurred in Korea at low depths. To improve the stability of the underground structures at highly stressed regime, the characteristics of brittle failure should be examined, but they have not yet been properly investigated. Therefore in this report the characteristics of brittle failure such as types, failure mechanism and modeling methods etc. were considered in all aspects, based on the previous researches.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.19 no.4
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• pp.611-634
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• 2017

In rapid urbanization, demand for utility tunnel increases more, and tunnel boring machine (TBM) has been used widely. Prediction of TBM penetration rate is important for proper estimation of construction period and cost. Although there are several methods, such as NTNU model and CSM model that require many input parameters, fundamental understanding on correlations between rock properties and TBM penetration rate is critical. In this study, we explored the brittleness indices of hard rocks according to various definitions, and the correlations between the brittleness indices and the TBM penentration rates.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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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.

• Journal of Welding and Joining
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• v.25 no.4
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• pp.9-14
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• 2007

선박의 고강도화 및 극후물화가 진행됨에 따라 선체 구조물의 파괴 특성에 대한 관심이 높아지고 있으며, 최근 균열정지의 관점에서 취성균열 정지특성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 기존의 연구결과에 따르면 65mmt 이상의 극후물 용접부에 대해서 취성균열 정지특성의 저하가 발생할 가능이 있다고 보고되고 있으며, 취성균열 정지특성이 우수한 강재의 개발 이외에 용접부 보강재의 부착, 보수 용접 실시 등 개선 방안을 마련하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 극후물 용접부 취성균열 전파기구에 관한 규명은 현재 전무한 실정이며, 강재 두께의 영향 이외에 용접 입열량 용접부 잔류응력 등의 효과가 복합적으로 검토되어야 한다. 아울러 극후물 용접부 균열정지 파괴인성의 평가, 대형파괴시험을 대체할 소형시험법의 개발 및 검증 등에 관한 연구가 요구된다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.3 no.4
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• pp.33-46
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• 1999

In spite of 6.8 magnitude and the neighborhood of the epicenter, the steel moment frame survived after Northridge earthquake without collapse or casualties. However, following investigation revealed that there were severe damages at the column-weld interface of welded flange-bolted web (WFBW) steel moment connection, which was believed to be economic and safe from earthquakes based on experience and past tests. In this paper, this unexpected brittle fracture of the steel moment connection is explored using linear elastic fracture mechanics and post-Northridge tests. A method to predict the brittle fracture strength of the steel moment connection is proposed. Using this method, the failure mode of the WFBW connection and reduced beam section (RBS) connection are presented.

• Tunnel and Underground Space
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• v.17 no.4
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• pp.311-321
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• 2007

Failure of underground structures in hard rocks is a function of the in-situ stress, the intact rock strength and the distribution of fractures in the rock mass. At highly stressed regime, brittle failure is often observed due to excavation-induced stress. The characteristics of brittle failure are classified as failure grade, failure initiation stress, extent of failure and depth of failure. For safety construction of underground structures, these characteristics of brittle failure with stress conditions should be understood. In this study we evaluated the relationship between the extent and depth of failure with stress conditions for failure happened model specimens through true triaxial model experiments. The extent and depth of failure were determined using visual observation and computed tomography (CT). The results indicate that the depth of failure was affected by differential stress perpendicular to the axis of tunnel. However the extent of failure was irrelevant to the stress conditions.