• 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.

• 기계저널
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• 제30권2호
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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.

• 기계저널
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• 제23권3호
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• pp.186-190
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• 1983

파괴역학 연구를 대상재료에 의해 구분하면 선형파괴와 탄소성재료의 파괴로 나눌 수 있다. 취 성파괴(brittle fracture)를 다루는 선형타성 파괴역학연구는 주로 여러가지 크랙의 모양, 시편모양, 부하형태에 따른 탄성응력분포 혹은 은력확대계수를 구하거나 에너지방법에 의해 안정비안정 크랙전파를 연구한다. 대개의 경우 취성파괴는 전체 구조물에 치명적이 되기 쉽다. 따라서 구조물 설계시에 취성파괴의 가능성을 배제하기 위해 재료의 적절한 선택과 같은 대책을 강구하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 구조물 재료는 강도와 연성의 상황에 따른 적절한 조합을 필요로 한다. 오늘날 특수합금과 같은 고강도 금속에서의 취성화 경향이 증가하나 합금설계시 강도와 아울러 연성을 증가시키기 위한 여러 대책이 파괴역학 연구의 중요한 부분을 차지한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.17-24
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• 2019

탄소섬유보강폴리머(CFRP)는 경량이며, 성형성 및 작업성이 뛰어나 보수보강재료로서 널리 사용되고 있다. 하지만, 연성재료인 철근과는 달리 CFRP는 취성재료이므로, 철근에서 사용되는 전통적인 설계접근 방법을 적용하는 것은 부적합하다. 연성재료인 철근은 항복이후 요소사이의 응력재분배가 이뤄져 복합요소의 거동은 평균화된다. 따라서 복합요소의 응력 평균은 단위요소의 평균과 같고, 표준편차는 더 작아진다. 따라서 연성재료의 설계값은 증가시킬 수 있으나, 안전측, 실무적 접근에서 고정값을 사용한다. 반면 취성재료의 경우, 응력재분배를 기대하기 어려워 복합요소의 거동은 더 약한 요소에 의해 결정된다. 이에 복합요소의 응력의 평균값과 표준편차는 감소한다. 따라서 취성재료의 설계값은 요소수가 증가할수록 감소한다. 이 논문에서는 취성재료에서 정규분포를 가지는 단위요소가 요소 결합에 따라 와이블 분포를 가지게 됨을 증명하고, 이를 반영하여 하중이 작용하는 면적에 따른 물성치의 보정식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.137-144
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• 2019

취성재료인 탄소섬유보강폴리머(CFRP)의 시편시험에서 총변형량과 유효길이로서 유도되는 환산변형률을 도입하고, 환산변형률의 장점을 기술하였다. 일반적으로 재료의 인장물성을 결정하기 위해 스트레인 게이지 측정값을 사용하지만, 취성특성을 가지는 CFRP에서는 항상 유효한 것은 아니다. 그 이유는 취성재료에서는 응력재분배를 할 수 없으며, 스트레인 게이지의 측정값은 국부거동만을 나타기 때문이다. 따라서 환산변형률은 취성재료의 인장인장특성의 평균값을 측정하고 변형률과 측정값을 검증하는 보조지표로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 환산변형률은 1) 제작 오차(편차) 와 세팅 오차(정렬 불량)에 의해 발생하는 초기 내부 변형률에 기인한 영향과 2) 불균일 변형분포로 인한 부분파단 이후 거동을 명확히 가시화하는 장점이 있다.

• 광학세계
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• 통권99호
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• pp.64-68
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• 2005

유리나 파인 세라믹 등의 경취 재료를 연삭한 뒤의 특징은 지립의 최대 절입 깊이가 충분히 작은 경우, 바꿔말하면 파괴 단위가 극히 작은 경우에는 연성 모드적 연삭이 되고, 또 반대로 큰 경우에는 취성 모드적 연삭이 된다는 것이다. 보통 연성 모드적 연삭은 다듬질 연삭에, 그리고 취성 모드적 연삭은 조연삭에 적용되는 경우가 많다. 따라서 여기서는 치수·형상 정밀도를 유지하고 동시에 여분의 가공 공차를 매우 능률적으로 제거하는 것을 목적으로 한 경취 재료의 조면 연삭 기초에 대해 소개한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1994년도 추계학술대회 논문집
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• pp.144-149
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• 1994

반도체 산업계에 있어서 IC 등을 주류로 하는 마이크로칩의 생산성 및 성능이 현저히 성장하여 많은 경제효과를 가져오고 있다. 이와함께 전자부품에 사용되어지는 취성재료의 종류 및 그양도 점점 증가하는 추세이다. 이러한 취성재료의 절단에는 초극박의 다이야몬드 브레이드가 널리 사용되어지고 있다. 실리콘웨이퍼와 같은 취성재료의 다이싱가공에서 문제가 되고있는것은 칩핑과 사행현상의 발생이다. 사행현상의 원인으로서는 브레이드축면의 비대칭성,절삭날의 둔화,숫돌축과 이송방향의 위치결정오차,후렌지 단면의 흔들림등을 들수 있다. 그러나, 사행의 발생영역과 사행이 계속되는 이유에 대해서는 전혀 검토되어진바 없는것이 현실이다. 본 연구에서는 다이싱가공시의 사행현상에 주목해서 사행현상의 발생영역을 명확하게 함과 동시에 AE 센서를 이용하여 인프로세서로 사행현상의 검출방법을 개발하는 것을 목적으로 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.95-104
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• 2013

최근 시멘트혼합토(CSG)가 많은 설계 시공에 적용되어지고 있다. CSG재료는 경화 초기엔 흙과 같은 역학적 특성을 보이지만 시간이 경과함에 따라 점차 콘크리트 재료적 특성을 발현하게 된다. 경화된 시멘트혼합토는 작은 변형률에서 최대강도가 발현되고 이 후 급격한 취성파괴에 도달하는 탄성적인 성질을 띠게 된다. 본 연구에서는 이러한 CSG재료의 취성거동특성을 완화하고 상대적으로 취약한 인장성능을 개선하고자 PVA 섬유보강재를 적용하였다. 섬유보강 CSG재료는 재하시 하상시료와 섬유사이의 결합력으로 섬유에 인장력이 발생하여 혼합시료의 인장강도 증가와 급작스런 취성파괴발생을 방지할 수 있다. 실험결과 섬유보강만으로도 CSG재료의 응력-변형특성을 취성파괴에서 연성파괴로 유도할 수 있으며, 섬유보강에 의한 잔류강도 증가효과를 확인 할 수 있었다.

• 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.

• 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.