• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.261-268
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• 2001

열-음향방출(thermo-AE) 기법을 이용하여 두께 3mm, $[+45_6/-45_6]_s$ 복합재료 적층판의 열응력 유기 손상에 대한 비파괴평가의 유효성을 연구하였다. 반복적인 열부하 사이클에 의해서 thermo-AE 사상수가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타나서 열부하에 따른 카이저효과가 관찰되었다. 열부하사이클중의 thermo-AE거동을 분석하여 복합재료의 응력자유온도를 결정할 수 있었다. 초음파 C스캔, 광학현미경, 주사형 전자현미경을 통해 섬유파단과 모재파손이 관찰되었으며, 이들 파손 인자는 thermo-AE 신호의 단시간 퓨리에 변환처리에 의해 생성된 3종류의 서로 다른 시간-주파수 특성과 대응하였나 이 특성을 이용하여 복합재료의 냉각열처리 및 반복 열부하사이클시의 손상발생과정 및 내부 마찰거동 내역을 추적할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.295-304
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• 2011

방사성폐기물처분장 주변 암반의 수많은 불확실성을 이해하기 위해서는 무결암에서 발생하는 균열의 성장과 거동 분석은 필수이다. 이에 본 연구에서는 처분장과 유사한 지질적 구조적 특성을 지닌 한국원자력연구원 내에 위치한 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 시료를 이용하여 균열의 성장과 이에 따른 손상도를 AE parameter와 모멘트텐서해석법을 이용하여 분석하였다. 시료의 균열개시 균열결합 균열손상응력은 최대강도의 0.45배, 0.73배, 0.84배인 것으로 나타났다. 모벤트텐서해석법을 이용한 결과 응력 초기에는 인장균열의 발달이 우세하였으나 응력 수준이 증가함에 따라 전단균열이 발달하였다. 또한 시료에 균열손상응력 이상의 응력이 가해지면 파괴면을 중심으로 불안정한 전단균열이 발생하였으며 이는 파괴에 직접적인 역할을 하는 것으로 해석되었다.

• Composites Research
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• 제16권6호
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• pp.16-22
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• 2003

음향방출 신호를 측정하면 운용 중에 구조물 내부의 파손 발생이나 진전 시점을 측정할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 보강된 복합적층 패널의 압축 시험에서 발생하는 음향방출 신호를 측정하여 누적 신호 분포와 주파수 특성을 분석하였다. 보강 패널의 좌굴 발생과 좌굴 모드의 변환시 음향방출 신호가 발생하였으며, 파손 발생 후 진전시 연속적인 신호가 나타났다. 복합재료 본딩 체결부의 강도 시험에서는 발생하는 음향방출 신호와 파손 형태와의 관계를 분석하였다. 본 연구의 음향방출 신호 분석에 사용된 특성은 시간에 따른 누적 히트(hit) 분포, 주파수 특성과 신호의 크기이다. 본 연구를 통하여 음향방출 신호의 연속적인 발생은 파손의 진전에 따라 나타나는 특성이며, 측정된 음향방출 신호의 주파수 특성을 분석함으로써 적층 복합재료에서 나타나는 파손 모드와의 관계를 유추할 수 있다. 내부 응력크기에 따라 모재균열, 층간분리 또는 디본딩, 섬유파손을 각각 100 근방, 220kHz 근방, 500kHz이상으로 분류할 수 있다.

• 폴리머
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• 제28권4호
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• pp.285-290
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• 2004

전기적-미세역학 시험법을 이용하여 탄소 나노튜브와 탄소 나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 비파괴 손상 감지능에 대해 고찰하였다. 카본블랙은 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유와 비교하기 위해 사용하였다. 두 기지 복합재료 시험에서 탄소 섬유의 파단은 전기저항 변화 측정과 함께 음향방출을 이용하여 동시에 감지하였고 탄소나노복합재료 내부에 함침된 탄소 섬유에 대한 응력 감지는 반복 하중 하에서 전기적-pullout 시험법을 이용하여 수행하였다. 같은 부피 함량에서 섬유파단, 기지재료 변형 및 응력에 대한 감지능은 탄소 나노튜브/에폭시 복합재료에서 가장 높았으며, 카본블랙의 경우가 가장 낮았다. 전기적물성 및 손상 감지능은 탄소나노복합재료의 형상학적인 관찰 결과와 상호 비교하였다. 본 연구에서 탄소 나노재료의 균일한 분산은 손상 감지능을 높이기 위한 가장 중요한 요인으로 고려되며, 탄소 나노복합재료에 대한 손상감지는 전기저항측정과 음향 방출을 이용하여 비파괴적으로 평가할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권1호
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• pp.11-20
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• 2019

The purpose of this study was to propose a new approach for quantifying in situ rock mass damage, which would include a degree-of-damage and the degraded strength of a rock mass, along with its prediction based on real-time Acoustic Emission (AE) observations. The basic approach for quantifying in-situ rock mass damage is to derive the normalized value of measured AE energy with the maximum AE energy, called the degree-of-damage in this study. With regard to estimation of the AE energy, an AE crack source location algorithm of the Wigner-Ville Distribution combined with Biot's wave dispersion model, was applied for more reliable AE crack source localization in a rock mass. In situ AE wave attenuation was also taken into account for AE energy correction in accordance with the propagation distance of an AE wave. To infer the maximum AE energy, fractal theory was used for scale-independent AE energy estimation. In addition, the Weibull model was also applied to determine statistically the AE crack size under a jointed rock mass. Subsequently, the proposed methodology was calibrated using an in situ test carried out in the Underground Research Tunnel at the Korea Atomic Energy Research Institute. This was done under a condition of controlled incremental cyclic loading, which had been performed as part of a preceding study. It was found that the inferred degree-of-damage agreed quite well with the results from the in situ test. The methodology proposed in this study can be regarded as a reasonable approach for quantifying rock mass damage.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권6호
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• pp.960-968
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• 2003

The objective of this study is to investigate the effect of AE activities in the crack opening and closure during the fatigue test. The laboratory experiments for various materials and test conditions were carrie out to identify AE characteristics of fatigue crack propagation. Compact tension specimens of SWS 490B and Al 7075-T6 alloy were prepared for fatigue test. AE activities were analyzed based on the phase of the loading cycle. In case of SWS 490B, the most of AE was generated when the crack began opening and the crack closed fully, whereas a few in the full opening of the crack. On the other hand, in case of Al 7075-T6, a distinct AE activity was observed during crack opening process. AE activity in the peak loading of cycle was different with each specimen. However, in the same material, AE activity was not affected by the change of cyclic frequency (0.1, 0.2, 1.0 ㎐). It was found that AE activities during crack opening and closure depend on material properties such as micro-structure, yield strength and elongation.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권4호
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• pp.307-314
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• 2008

회전하는 물체의 표면에 걸리는 정상하중에 의해 발생되는 소음을 이론적으로 해석하여 그 방사특성을 분석하였다. 해석의 편의성을 위해, 물체의 표면에 걸리는 힘은 표면 전체에 고루 분포된 분산하중이 아닌 한 점에 집중된 점하중으로 표현하였고, 소음계산은 엄밀한 Lowson의 하중소음식을 사용하였다. Lowson 식의 각 항들을 수학적으로 보다 자세하게 구분하여 각 항들이 가지는 물리적 특성에 대해 논의하였다. 회전각속도를 변화시켜가며 단일 점하중에 의해 발생되는 소음의 방사특성을 근거리 및 원거리에서 조사하였고 그에 대한 이론적 근거를 제시하였다. 또한 거리에 따른 음압의 크기를 조사하여 근거리와 원거리에서의 음압감소비율 및 회전각가속도의 역할에 대해 논의하였다. 마지막으로, 점하중의 개수가 증가될 때 소음이 오히려 감소하는 현상을 설명함과 더불어 소음저감의 방안과 그 한계점 및 향후 연구주제에 대하여 논의하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.868-874
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• 2007

정지비행시의 헬리콥터 로터 모형의 블레이드의 피치각 변화가 소음방사에 미치는 영향을 수치해석을 통해 파악하였다. 공력 자료는 비정상 패널법과 경험후류 방법을 이용하여 구하였으며, $0^{\circ}$에서 $9^{\circ}$까지 등간격으로 $1.5^{\circ}$ 씩 피치각을 증가시키면서 블레이드 표면상의 공력 하중 분포를 얻어내었다. 수치해석을 통해 얻어낸 두께 소음은 피치각에 무관한 결과를 보였으나, 하중소음은 피치각이 $1.5^{\circ}$ 씩 증가할 때 마다 대략 3~4dBA정도로 소음의 세기가 증가하는 경향을 보였으며, 이정도의 증가분은 소음이 더 커졌음을 감지할 수 있는 충분한 크기라 할 수 있다. 또한 하중소음의 방향성 결과로부터 블레이드의 윗면 보다는 아랫면에서의 소음의 세기가 더 크게 나옴을 알 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제19권1호
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• pp.59-68
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• 2017

This study focused on modeling the behavior of the compressive stress using the average strain and ultrasonic test results in concrete. Feed-forward backpropagation artificial neural network (ANN) models were used to compare four types of concrete mixtures with varying water cement ratio (WC), ordinary concrete (ORC) and concrete with short steel fiber-reinforcement (FRC). Sixteen (16) $150mm{\times}150mm{\times}150mm$ concrete cubes were used; each contained eighteen (18) data sets. Ultrasonic test with pitch-catch configuration was conducted at each loading state to record linear and nonlinear test response with multiple step loads. Statistical Spearman's rank correlation was used to reduce the input parameters. Different types of concrete produced similar top five input parameters that had high correlation to compressive stress: average strain (${\varepsilon}$), fundamental harmonic amplitude (A1), $2^{nd}$ harmonic amplitude (A2), $3^{rd}$ harmonic amplitude (A3), and peak to peak amplitude (PPA). Twenty-eight ANN models were trained, validated and tested. A model was chosen for each WC with the highest Pearson correlation coefficient (R) in testing, and the soundness of the behavior for the input parameters in relation to the compressive stress. The ANN model showed increasing WC produced delayed response to stress at initial stages, abruptly responding after 40%. This was due to the presence of more voids for high water cement ratio that activated Contact Acoustic Nonlinearity (CAN) at the latter stage of the loading path. FRC showed slow response to stress than ORC, indicating the resistance of short steel fiber that delayed stress increase against the loading path.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.53-73
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• 2023

Man-made structure materials like concrete usually contain inclusions. These inclusions affect the mechanical properties of concrete. In this investigation, the influence of inclusion length and inclination angle on three-dimensional failure mechanism of concrete under uniaxial compression were performed using experimental test and numerical simulation. Approach of acoustic emission were jointly used to analyze the damage and fracture process. Besides, by combining the stress-strain behavior, quantitative determination of the thresholds of crack stress were done. concrete specimens with dimensions of 120 mm × 150 mm × 100 mm were provided. One and two holes filled by gypsum are incorporated in concrete samples. To build the inclusion, firstly cylinder steel tube was pre-inserting into the concrete and removing them after the initial hardening of the specimen. Secondly, the gypsum was poured into the holes. Tensile strengths of concrete and gypsum were 2.45 MPa and 1.5 MPa, respectively. The angle bertween inclusions and axial loadind ary from 0 to 90 with increases of 30. The length of inclusion vary from 25 mm to 100 mm with increases of 25 mm. Diameter of the hole was 20 mm. Entirely 20 various models were examined under uniaxial test. Simultaneous with experimental tests, numerical simulation (Particle flow code in two dimension) were carried out on the numerical models containing the inclusions. The numerical model were calibrated firstly by experimental outputs and then failure behavior of models containing inclusions have been investigated. The angle bertween inclusions and axial loadind vary from 0 to 90 with increases of 15. The length of inclusion vary from 25 mm to 100 mm with increases of 25 mm. Entirely 32 various models were examined under uniaxial test. Loading rate was 0.05 mm/sec. The results indicated that when inclusion has occupied 100% of sample thickness, two tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. When inclusion has occupied 75% of sample thickness, four tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. When inclusions have occupied 50% and 25% of sample thickness, four tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. Also the inclusion was failed by one tensile crack. The compressive strength of samples decease with the decreases of the inclusions length, and inclusion angle had some effects on that. Failure of concrete is mostly due to the tensile crack. The behavior of crack, was affected by the inclusion length and inclusion number.