• Advances in concrete construction
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• 제11권2호
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• pp.163-171
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• 2021

This paper studies the effect of using multi-scale reinforcement additives on mechanical strengths, damage performance, microstructure, and water absorption of cementitious composites. Small dosages of carbon nanotubes (CNTs) or polypropylene (PP) microfibers; 0.05%, 0.1%, and 0.2% by weight of cement; were added either separately or simultaneously into cement mortar. The experimental results show the ability of these additives to enhance the mechanical behavior of the mortar. The best improvement in compressive and flexural strengths of cement mortar reaches 28% in the case of adding a combination of 0.1% CNTs and 0.2% PP fibers for compression, and a combination of 0.2% CNTs and 0.2% PP fibers for flexure. Adding CNTs does not change the brittle mode of failure of plain mortar whereas the presence of PP fibers changes it into ductile failure and clearly enhances the fracture energy of the specimens. Scanning electron microscopic (SEM) images of the fracture surfaces highlights the role of CNTs in improving the adhesion between the PP fibers and the hydration products and thus enhance the ability of the fibers to mitigate cracks propagation and to enhance the mechanical performance of the mortar.

• Advances in concrete construction
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• 제11권2호
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• pp.111-126
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• 2021

Concrete cracking due to brittle tension strength significantly prevents fully utilization of the materials for "flexural-shear failure" type shear walls. Theoretical and experimental studies applying fiber reinforced concrete (FRC) have achieved fruitful results in improving the seismic performance of "flexural-shear failure" reinforced concrete shear walls. To come to an understanding of an optimal design strategy and find common performance prediction method for design methodology in terms to FRC shear walls, seismic performance on shear walls with PVA and steel FRC at edge columns and plastic region are compared in this study. The seismic behavior including damage mode, lateral bearing capacity, deformation capacity, and energy dissipation capacity are analyzed on different fiber reinforcing strategies. The experimental comparison realized that the lateral strength and deformation capacity are significantly improved for the shear walls with PVA and steel FRC in the plastic region and PVA FRC in the edge columns; PVA FRC improves both in tensile crack prevention and shear tolerance while steel FRC shows enhancement mainly in shear resistance. Moreover, the tensile strength of the FRC are suggested to be considered, and the steel bars in the tension edge reaches the ultimate strength for the confinement of the FRC in the yield and maximum lateral bearing capacity prediction comparing with the model specified in provisions.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권4호
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• pp.535-547
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• 2022

Failure patterns of rock specimens represent valuable information about the mechanical properties and crack evolution mechanism of rock. Several kinds of research have been conducted regarding the failure mechanism of brittle material, however; the influence of brittleness on the failure mechanism of rock specimens has not been precisely considered. In the present study, experimental and numerical examinations have been made to evaluate the physical and mechanical phenomena associated with rock failure mechanisms through the uniaxial compression test. In the experimental part, Unconfined Compressive Strength (UCS) tests equipped with Acoustic Emission (AE) have been conducted on rock samples with three different brittleness. Then, the numerical models have been calibrated based on experimental test results for further investigation and comparing the micro-cracking process in experimental and numerical models. It can be perceived that the failure mode of specimens with high brittleness is tensile axial splitting, based on the experimental evidence of rock specimens with different brittleness. Also, the crack growth mechanism of the rock specimens with various brittleness using discrete element modeling in the numerical part suggested that the specimens with more brittleness contain more tensile fracture during the loading sequences.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.13-23
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• 2022

Peat soil has the characteristics of high moisture content, large void ratio and low shear strength. In this study, unconfined compressive strength and SEM tests are conducted to investigate the effects of ultrahigh moisture content, cement content, organic content and pH value on the strength of solidified peat. As an increase in the cement content and curing period, the failure mode of solidified peat soil changes from ductile failure to brittle failure. The influence of moisture content on the strength of solidified peat is greater than the cement content. As cement content increases from 10% to 30%, strength of solidified peat at a curing age of 28 days increases by 161%~485%. By increasing water content by 100%, decreases of solidified peat at a curing age of 28 days is 42%~79%. Compared with the strength of solidified peat with a pH value of 5.5, the strength of peat with a pH value of 3.5 reduces by 10% ~ 46%, while the strength of peat with a pH value of 7.0 increases by 8% ~ 38%. It is recommended to use filler materials for stabilizing peat soil with moisture content greater than 200%. Because of small size of clay particles, clay added in the cement solidified peat can improve much higher strength that that of sand.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.383-387
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• 2023

탄소섬유 복합재료는 우수한 물성을 바탕으로 산업 전반에 활용되고 있으나 취성이 강하다는 단점이 있다. 연신율이 높은 소재와의 하이브리드화를 통해 강도는 다소 감소되더라도 파괴인성을 향상시킬 수 있다. 이 연구에서는 탄소섬유와 아라미드섬유를 하이브리드한 적층 판재의 물성을 평가하되, 적층 순서를 다르게 하여 이종 재료와의 계면 형성 정도를 조절하였다. 그 결과 25%의 아라미드 섬유 포함 시 순수 탄소섬유 대비 최대 63%의 Izod 충격강도의 향상을 확인할 수 있었으며, 중간 정도의 복잡도를 가진 적층순서 [CF/CAF₂/CF]_s 에서 가장 우수하였다. 그러나 전체적인 복합화 효과는 부정적인 것으로 분석되었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제32권2호
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• pp.130-137
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• 2007

본 연구의 목적은 니켈티타늄 전동파일의 피로파절에 있어서 표면 결함의 역할을 규명하고자 fatigue tester에서 반복적 인 fatigue force를 부여한 후 파절된 단면을 주사전자현미 경으로 관찰하여 파절 역학을 규명하는 것이다. 총 45개의 #30/.04 taper와 21 mm의 HEROShaper 니켈-티타늄 전동파일을 15개씩 3개의 군으로 분류하였다. 제 1군은 결함이 없는 새 HEROShaper파일, 제 2군은 제조과정에서 metal rollover나 machining marks와 같은 표면결함을 갖는 HEROShaper파일, 제 3군은 임상에서 4- 6개의 구치부 근관의 확대에 사용한 HEROShaper 파일을 사용하였다. 모든 파일들은 회전속도(300 rpm)와 pecking distance (3 mm)가 일정하게 맞춘 fatigue tester에서 파절될 때까지 시간을 측정한 후 통계분석을 통해 각 군간의 유의성을 분석하였고, 파절 단면의 farctographic analysis를 통해 파절역학을 규명하고자 하였다 실험결과 평균 파절시간에 있어서 group 1과 2, group 1과 3사이에는 통계학적으로 유의할 만한 차이가 있었으나 (p<0.05), group 2와 3사이에는 통계학적인 차이가 없었다. Fractographic analysis 결과 대부분의 파절면에서 microvoid와 dimple 소견을 갖는 ductile fracture양상이 관찰되었다. 또한 brittle fracture가 일어난 파절면에서는 파절선 전방에 수 많은 striation들이 관찰되었고 transgranular 및 intergranular cleavage 소견도 보였다. 표면결함이 있는 제 2, 3 군의 파절단면에서는 모든 시편에서 표면결함이 관찰되었다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 표면결함이 반복 피로파절에서 미세균열의 기시점으로 중요한 역할을 하며 fractography분석법은 Ni-Ti 파일의 파절역학을 규명하는데 유용함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.147-157
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• 2018

철근콘크리트 교량에 대한 대부분의 내진설계기준들은 전체 교량 시스템의 붕괴를 방지하기 위한 성능보장설계를 암시적 또는 명시적으로 적용하고 있다. 이러한 개념 및 규정들을 명시하는 이유는 교량 전체 시스템에 설계지진하중이 작용하는 동안 철근콘크리트 교각들이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 구조적인 다른 구성요소들의 취성적인 파괴를 방지하기 위함이다. 이를 위해 철근콘크리트 교량에 대한 내진설계기준들에서는 취성적인 전단파괴를 피하도록 규정하고 있다. 성능보장의 중요한 요소 중의 하나가 교각의 연성거동을 보장하기 위한 전단강도가 충분히 확보되어야 하고 신뢰할 수 있어야 한다. 실험체 8개에 대하여 실험을 수행하였으며 모든 실험체에서 변위비 1.5%에서 다수의 휨-전단 균열이 발생되었고 최종단계까지 균열폭이 증가되었고 균열이 진전되었다. 휨-전단 균열의 각도는 부재 축과 $42^{\circ}{\sim}48^{\circ}$의 범위로 계측되었다. 본 연구에서는 실험에서 계측된 횡방향철근이 부담하는 전단강도에 대한 분석을 중심으로 하였다. 횡방향철근이 부담하는 전단강도, 축력 작용에 의한 전단강도, 콘크리트에 의한 전단강도 등 3요소에 대해 분석하였고 비교하였다. 실험체들의 콘크리트 응력은 도로 교설계기준의 응력한계를 초과하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.78-85
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• 2023

이 연구는 하이브리드 섬유시트를 이용하여 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조성능평가에 관한 연구이다. 내진보강 공법은 보강이 필요한 노후 콘크리트 구조물에 아라미드섬유와 PET섬유를 일축으로 배열하여 직조한 하이브리드 섬유시트를 에폭시로 함침하고, 이를 구조물에 부착시켜 보강 구조물의 내하력을 증진시키는데 그 목적이 있다. 특히, 강재보다 가벼운 섬유를 사용함으로써 얻어지는 재료의 경량화뿐만 아니라, 사용된 섬유 중 저강도 고인성의 섬유요소가 고강도 저인성 섬유요소의 취성적 파괴를 지연시켜 기존의 섬유보강 공법과 비교해 안전성 측면에서 우수하다. 연구는 구조실험과 그 결과에 대한 구조성능평가로 진행되었다. 총 4개의 실험체는 하이브리드 보강방법 및 파괴모드를 주요변수로 계획하였으며, 실험체 크기 및 가력조건 등은 기존연구에서 수행한 실험결과와 비교가 가능하도록 계획하였다. 실험체의 구조성능은 에너지소산능력, 연성평가등을 사용하여 평가하였다. 다음과 같은 분석을 통하여 하이브리드 섬유시트의 보강하였을 때 우수한 성능 결과를 보일 수 있다는 결론은 얻었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권12호
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• pp.1028-1034
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• 2001

The 2.5 vol% TiNi/6061Al composites were fabricated by permanent mold casting. The microstructures and tensile test for the cold rolled composites with maximum 50% reduction ratio were investigated. In the case of TiNi fiber with 2mm interval in preform, the interface bonding of fabricated composites were good, interface diffusion layer of this composites was made by the mutual diffusion. Transverse section of TiNi fiber was decreased with increasing reduction ratio and longitudinal section of TiNi fiber showed multiple wave phenomenon. And the tensile strength of composites at 38% reduction ratio was the most high. In the case of over 38% reduction ratio, the decrease of the tensile strength was due to TiNi fiber rupture by excess working. The fracture mode was appeared brittle fracture with increasing reduction ratio.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.464-466
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• 2009

This study tried to examine the suitability of strip casting process such as PFC (Planar Flow Casting) method for soldering Au-Sn strip. The effect of heat treatment on the tensile behavior and mechanical properties of an Au-Sn strip was investigated through tensile test, micro hardness test, X-ray diffraction (XRD), SEM, and TEM observations. It was apparent that 20-mm width Au-Sn strip could be well produced by using planar flow casting process. Tensile results showed that tensile strength increased from 338.3MPa to 310MPa and plastic strain improved from 0% to 1.5% with heat treatment ($170^{\circ}C$/70 hrs.). The microstructure of Au-Sn strip mainly consisted of two phases; $Au_5Sn(\zeta)$ and AuSn($\sigma$). It was also found that inhomogeneous amorphous local structure continuously changed to the homogeneous two phases microstructure with heat treatment. The fractographical observation after tensile test indicated the cleavage fracture mode of as-casted Au-Sn strip. On the other hand, the heat treated Au-Sn strip showed that fracture propagated along interface between brittle AuSn and ductile $Au_5Sn$ phases. The deformation behavior of strip casted Au-Sn alloy with microstructural evolution and the improve method for ductility of this alloy was also suggested.