• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.649-656
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• 2008

손상 또는 균열된 구조물의 내구성을 향상시키려는 과제는 연구자들과 엔지니어들에게 중요한 과제로 떠오르고 있다. 팻취로 보강되지 않은 균열판과 팻취보강된 균열판의 응력확대계수 및 응력등고선의 산정 및 비교에 의한 균열선단에서의 파괴거동의 특성을 적분형 르장드르 다항식에 기초를 둔 계층적 무강성요소를 사용하여 표현하고자 한다. 이 연구에서는 등가단층이론이 채택되므로, 제안된 무강성요소는 불연속 균열부를 강성이 0인 연속체로 간주된다. 그러므로 균열을 모델링하는 무강성요소의 변장비는 매우 커질 수밖에 없다. 제안된 요소의 강건성을 보이기 위해 형상비 변화에 따른 에너지방출률, 변위 및 응력값에 대한 유한요소해의 민감도는 변장비를 2000까지 증가시켜 가면서 평가되었다. 한편, 강성도미분법과 변위외삽법이 인장모우드가 발생되는 문제의 응력확대계수를 예측하는데 사용된다. 제안된 계층적 무강성요소는 팻취보강된 균열문제를 해석할 수 있는 대안중의 하나라 평가된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권4호
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• pp.31-35
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• 2000

반도체 칩과 리드프레임을 접착하고 있는 얇은 접착제층에 전단하중이 가해질 때 발생하는 응력상태를 조사하고 있다. 계면 응력상태를 해석하기 위해서 경계요소법이 사용되고 있다. 선형 탄성이론을 적용하여 해석하면, 강체와 접착제의 계면이 자유 경 계면과 만나는 부분에서 $\gamma^{\lambda=1}$(0<1<1) 형태의 응력 특이성이 존재한다. 이러한 특이성으로 인해, 모서리 균열이나 계면 박리가 발생할 수 있다.

• Composites Research
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• 제13권3호
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• pp.38-47
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• 2000

기재위에 입혀진 코팅에서 발생하는 크랙킹 현상을 파괴역학을 이용해서 분석하였다. 코팅/기재 구조에서 굽힘모드시 발생하는 코팅크랙킹을 변분법을 이용하여 분석하였으며, 본 연구에서 유도된 변위에너지 방출량을 통해 기재위에 입혀진 코팅층에서 크랙이 확장되는 것을 예측할 수 있다. 본 연구를 통해 얻어진 코팅의 임계 변위에너지 방출량은 재료의 고유성질이며 코팅크랙킹의 보다 근본적인 의미를 제공할 수 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.420-425
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• 2004

Lee and Kang measured side-necking deformation near a crack-tip for CT specimen using Stereoscopic Digital Speckle Photography and Digital Image Correlation. In this work the same technique was applied to SENB specimen. We happened to find that the deformation shape of the side-necking is similar to the one of plastic region estimated by McClictock using slip line theory. Based on volume constancy of plastic deformation as well as this finding, it is expected that a linear relationship holds between the volume of plastic deformation region and the one of side-necking upon the lateral surface of a specimen. To prove the idea, a preliminary study has been performed using 3-D finite element method on a model with modified boundary layer formulation. As the result, it is shown that the idea works well with acceptable error.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.59-65
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• 1991

본 연구에서는 국내 고속도로의 표준단면들을 포함한 포장구조 해석모델을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장체의 피로파괴 기준식을 개발하였다. 해석 대상 모델은 쇄석 및 아스팔트 안정처리 기층을 갖는 2430개의 4충 포장구조로 하였으며, 각 모델의 물성을 공용성 한계를 PSI=2.5로 한 AASHTO 설계식과 다층 탄성해석 프로그램인 SINELA에 적용, 포장체의 통과예상 교통량과 아스팔트 콘크리트층 하단에서의 최대 인장 변형률과의 관계를 회귀분석하였다. 분석 결과로부터, 신뢰도 50%와 95% 수준의 파괴기준식을 제안하였다. 타 연구결과와 비교한 결과 신뢰도 95% 수준의 파괴기준식은 균열의 발생을 공용성 한계로 보는 기존의 피로 파괴기준식과 같은 정도의 교통량을 추정하고 있음을 알 수 있었다. 또한 신뢰도 수준에 따른 파괴기준식을 신뢰도 50%, 수준의 파괴기준식으로부터 간접 추정할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 한국재료학회지
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• 제18권10호
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• pp.547-551
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• 2008

Crack-free joining of $Si_3N_4\;and\;Al_2O_3$ using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness $500{\mu}m$ each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to $1700^{\circ}$, and it was cooled at $2^{\circ}$/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% $Al_2O_3$ and 90 wt.% 12H/10 wt.% $Si_3N_4$ layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권2호
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• pp.163-179
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• 2017

The axisymmetric buckling delamination of the Piezoelectric/Metal/Piezoelectric (PZT/Metal/PZT) sandwich circular plate with interface penny-shaped cracks is investigated. The case is considered where open-circuit conditions with respect to the electrical displacement on the upper and lower surfaces, and short-circuit conditions with respect to the electrical potential on the lateral surface of the face layers are satisfied. It is assumed that the edge surfaces of the cracks have an infinitesimal rotationally symmetric initial imperfection and the development of this imperfection with rotationally symmetric compressive forces acting on the lateral surface of the plate is studied by employing the exact geometrically non-linear field equations and relations of electro-elasticity for piezoelectric materials. The sought values are presented in the power series form with respect to the small parameter which characterizes the degree of the initial imperfection. The zeroth and first approximations are used for investigation of stability loss and buckling delamination problems. It is established that the equations and relations related to the first approximation coincide with the corresponding ones of the three-dimensional linearized theory of stability of electro-elasticity for piezoelectric materials. The quantities related to the zeroth approximation are determined analytically, however the quantities related to the first approximation are determined numerically by employing Finite Element Method (FEM). Numerical results on the critical radial stresses acting in the layers of the plate are presented and discussed. In particular, it is established that the piezoelectricity of the face layer material causes an increase (a decrease) in the values of the critical compressive stress acting in the face (core) layer.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.99-107
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• 1993

본 논문에서는 콘크리트 균열 사이의 인장강성 효과를 고려한 임의의 기하하적 형상을 갖는 철근 콘크리트 쉘을 해석하기 위하여 재료비선형 유한요소 프로그램을 작성하였다. 본 논문은 연속적인 컴퓨터 해석으로 탄성, 비탄성 및 극한 범위에서의 철근과 콘크리트의 응력은 물론, 하중-변위 응답과 균열전파를 추적할 수 있었다. 골재억물림과 철근의 다울작용을 포함하는 유효전단계수를 평가하기 위하여 균열상태의 전단유지계수를 도입하였다. 콘크리트는 인장에서는 취성으로 압축에서는 탄소성으로 가정하였다. 콘크리트의 소성거동은 Drucker-Prager 항복기준과 결합유동법칙에 따르는 것으로 가정하였다. 철근은 Von Mises 항복기준으로 가정하였으며 등가의 두께를 가지는 철근층으로 모델화 하였다. 수치해석을 위하여는 증분형접선강성도 방법을 사용하였다. 수치예제를 제시하여 본 연구결과를 Hedgren의 실험 결과와 Lin의 수치해석과 비교하였다.