• 기계저널
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• 제37권10호
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• pp.41-46
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• 1997

철강구조물 부재 내에 노치나 균열이 존재할 수 있고, 외부의 피로하중에 의하여 취약부에서 발생한 균열이 진전하여 전구조물의 최종파손을 야기시킬 수 있다. 부재를 보다 안전하게 사용하고 또한 신뢰성을 확보하기 위해서는 이미 손상된 부재에서 균열의 진전상태를 계측할 수 있는 방법이 확립되어져야 하고, 파괴역학적 파라미터를 이용한 사용재의 균열진전거동특성이 평가되어야 한다. 균열길이의 측정방법은 지금까지 많은 연구자들에 의하여 개발되어져 왔는데 크게 광학현미경을 이용하여 육안으로 직접 균열길이를 측정하는 방법과 컴플라이언스, 초음파, AE 또는 전기적 신호를 통하여 얻어진 결괄부터 균열길이로 환산하는 간접적인 방법으로 대별된다. 대부분의 균열길이의 측정방법은 많은 수작업이 요구되고, 특히 하한계응력확대계수영역의 미세한 균열진전량을 측정하기에는 어려움이 따르고 있다. 이에 대하여 전도체 시험편에 일정전류를 흐르게 하고 균열길이의 증가에 따라 변화하는 전위차로 이를 균열길이로 평가하는 전기적인 측정방법이 있다. 이 방법은 실험장치가 비교적 간단하고 미세한 균열길이의 측정이 용이하여 균열길이의 직접적인 측정이 곤란한 고온역 그리고 충격하중하에서의 균열길이 측정에 이용이 확대되고 있다. 이 글에서는 여러 균열길이 측정방법의 장.단점에 대하여 고찰하고, 그 중 많은 장점을 갖고 있는 직류전위차법의 실험방법을 소개한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.1-8
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• 2023

회전익 항공기의 동력전달축은 경량화를 위하여 중공축을 적용하였으며 선형탄성 파괴역학을 이용해 균열 전파 거동을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 균열성장수명을 예측하였다. 비틀림을 부여하고 균열을 고려한 요소를 형성하여 2차원 유한요소모델을 생성하였다. 초기 균열 길이를 정의하고 균열 길이를 증가시켜 유한요소해석을 수행해 균열 선단의 응력확대계수를 도출하였다. 응력확대계수가 중공축을 구성하는 재료의 파괴인성을 초과하기 직전의 길이를 한계 균열 길이로 정의한다. 응력확대계수 핸드북을 통해 응력확대계수를 계산하여 한계 균열 길이를 도출하고 균열성장속도식을 수치적분하여 각각의 균열성장수명을 비교해 제안한 유한요소해석 기법을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.189-198
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• 1996

콘크리트 중력댐 상부면의 균열에 작용하는 수압의 영향을 주로 고려하여 댐의 파괴거동을 조사하였다. 첫째, 표면적분법에 의하여 응력확대계수를 구하는 경우에 작용하는 수압의 형태를 등분포형태 외에, 삼각형 분포 및 포물선분포도 고려하여 보았다. 둘째, FRANC(FRacture Analysis Code)를 이용하여 균열면에 작용하는 수압의 형태에 따른 기존균열의 전파방향을 추적하였다. 셋째, 월류수위 아래에서 균열이 전파되지 않을 수 있는 한계균열길이를 수압의 분포형태에 따라 구분하여 구하여 보았다. 표면적분법으로 수압의 형태에 따라 응력확대계수를 구한 결과는 FRANC를 이용하여 얻어진 결과와 비교 되었으며 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다. 균열면에 작용하는 수압의 형태가 삼각형분포의 경우에 균열의 전파방향은 등분포의 경우에 비하여 댐의 기초쪽으로 기우는 것을 알 수 있었으며, 또한 월류수위 아래에서 한계균열길이는 댐높이의 대략 2/5-1/2되는 곳에서 최대가 됨을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.72-85
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• 2000

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 잠재적으로 많은 구조적 결함을 내포하고 있는 재료이다. 이러한 구조적 결함으로 인해 압축하중을 받고 있는 암석의 변형거동 및 파괴는 비선형적이다. 지금까지의 연구들에서는 암석의 비선형 거동을 모사하기 위해 균열모형, 즉 활주균열모형 (Sliding crack model) 과 전단균열모형 (Shear crack model) 을 사용하였다. 이 연구들에서는 암석의 비선형 응력-변형률 곡선과 균열성장으로 인해 발생되는 유효탄성정수들 ($E_1$, $E_2$, ${\nu}_1$, ${\nu}_2$, $G_2$) 의 변화와 같은 여러 가지 암석 거동을 모사하였다 (Kemeny, 1993; Jeon, 1996, 1998). 대부분의 이러한 연구들은 주로 균열모형의 암석거동의 적용에 대한 타당성을 검증하는데 그쳤으며 지하공간이나 사면설계 등의 실제적인 수치해석을 목적으로 균열모형을 적용한 연구는 그다지 많지 않다. 본 연구에서는 암석의 비선형 응력 변형률 곡선을 모사함으로써 균열모형의 암석에의 적용에 대한 타당성을 검증하며 실제적인 수치해석, 즉 상용되고 있는 유한요소해석 프로그램에 균열모형을 적용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.19-26
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• 2010

본 논문에서는 유한요소 해석을 통해 용접부 중앙에 원주방향균열이 있는 배관에 대한 강도불일치 한계하중 해석 및 파괴역학 해석을 수행하였다. 강도불일치 한계하중식을 제시하기 위해 강도불일치 비, 용접부 폭, 균열 길이 및 배관 반경비에 대한 체계적인 변수 해석을 수행하였으며 참조응력법을 바탕으로 스테인리스강 및 페리틱 강에 대한 J-적분 계산을 수행하였다. 본 연구에서 제시한 강도불일치 한계하중을 사용하여 참조응력을 정의할 때, 보다 정확한 J-적분 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1379-1386
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• 2013

본 논문에서는 용접부 중앙에 원주방향 관통균열이 있는 V-그루브 맞대기 용접 배관의 한계하중 해석을 수행하였다. V-그루브 맞대기 용접 배관이 그루브 각 $45^{\circ}$, $90^{\circ}$를 갖는 형상에 대한 한계하중 식을 제시하기 위해 용접 형상의 변화에 따른 용접부 너비를 정의하였고 강도불일치 비, 용접부 너비, 균열 길이 및 배관 반경 비에 대한 체계적인 변수 해석을 수행 하였다. 모재와 용접재는 탄성 완전소성재료로 가정하였으며 상불일치와 하불일치 조건에서의 인장 하중과 굽힘 하중에 대한 강도불일치 한계하중이 강도불일치 비($M_F$)와 형상변수(${\psi}$)를 통해 정량화 됨을 유한요소 해석을 통해 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.251-258
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• 2014

선루프 트랙은 알루미늄을 압출하고 프레스성형하여 생산한다. 프레스성형 중 날카롭게 굽혀진 좌면의 가장자리를 따라 균열이 발생하였다. 좌면의 가장자리를 절단하여 펀치와 다이 모서리의 최종위치를 측정하고 균열발생과의 관계를 조사하였다. 그리고, 이 최종위치까지 굽힘을 유한요소 시뮬레이션하여 임계변형률을 구하였다. 한편, 소재의 방향, 경도, 굽힘 가장자리 길이, 굽힘반경의 여러 가지 다른 조합에 대하여 3점굽힘시험을 수행하였다. 그리고, 3점굽힘시험에 대한 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 임계변형률을 구하여 비교하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.851-858
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• 2023

연구목적: 종래의 PSC 거더에 비해 단면 효율이 개선된 양각 거더교의 구조적 안전성을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 거더 길이, 높이, 폭과 같은 단면의 제원을 정하고 강연선의 배치를 설계하여 정적 및 동적 하중에 의한 양각 거더의 실질적인 성능을 검증하였다. 연구방법: 정적 성능 실험은 1차 및 2차 정적 하중에 대한 처짐, 균열 등의 거동 응답을 측정하여 사용성 한계상태를 검토하였다. 또한, 동적 하중 재하 실험은 시간에 따른 가속도, 변위 거동 응답을 측정하여 고유진동수 및 감쇠비를 산정하여 사용성 한계상태를 검토하였다. 연구결과: 정적 성능 실험 결과 최대 재하하중 기준 처짐값은 안정적인 거동을 나타났고, 최대 재하하중 수준에서 측정된 균열폭은 매우 작아서 사용성 한계상태를 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 동적 하중 재하 실험 설계 시 산정된 고유진동수를 상회하는 고유진동수가 나타났으며, 현행 규정에 만족하는 감쇠비를 확보하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.65-74
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• 2021

빠르게 증가하는 노후 터널을 효율적으로 관리하기 위하여 최근 영상장비를 이용한 점검 방법론들이 많이 제안되고 있다. 하지만 기존의 방법론들은 대부분 국한된 영역에서 검증을 수행하였을 뿐 아니라, 다른 물체들이 존재하지 않는 깨끗한 콘크리트 표면에서 검증되어 실제 현장에 대한 적용성을 검증하기 어려웠다. 따라서 본 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 비균열 물체 학습에 기반한 6단계 터널 균열 탐지 딥러닝 모델 개발 프레임워크를 제안한다. 제안된 프레임워크는 터널에서 취득된 이미지 내 균열 탐색, 픽셀 단위 균열 라벨링, 딥러닝 모델 학습, 비균열 물체 수집, 비균열 물체 재학습, 최종 학습 데이터 구축의 총 6단계로 이루어진다. 제안된 프레임워크를 이용하여 개발된 균열 탐지 딥러닝 모델 개발을 수행하였으며, 일반 균열 1561장, 비균열 206장으로 개별 물체 세분화(Instance Segmentation) 모델인 Cascade Mask R-CNN을 학습시켰다. 학습된 모델의 현장 적용성을 검토하기 위하여 전선, 전등 등을 포함하는 약 200m 길이의 실제 터널에서 균열 탐지를 수행하였다. 실험 결과 학습된 모델은 99% 정밀도와 92%의 재현율을 나타내며 뛰어난 현장 적용성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제3권2호
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• pp.197-204
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• 1993

Plastic기 복합재료의 파괴거동에 미치는 원공크기오 판폭의 영향을 검토하기 위하여 단축인장시험을 행하였다. 점응력파손조건에서의 특성길이 $d_o$는 원공크기 및 판폭에 의존하며, 이를 기초로 파손강도를 예측하기 위한 수정 점응력 파손조건식을 제안하였다. 이 파손조건의 예측값은 실험값과 잘 일치하였다. 파손 강도는 원공선단의 손상비의 증가에 따라 증가하며, 이는 손상영역의 형성으로 인한 응력완화현상으로 설명되어 진다. 또한 불안정 파괴시의 최대균열길이 $a_c$는 특성길이 $d_o$의 약 2배의 값을 나타낸다. 파괴인성에 대응하는 한계에너지해방율 $G_c$의 변화는 원공선단의 손상영역의 증가에 의한 응력완화가 주요한 원인이라고 할 수 있다.