• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권3호
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• pp.361-370
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• 2017

Through the use of finite element analysis and acoustic emission techniques we have evaluated the interfacial failure of a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) repair patch on a notched aluminum substrate. The repair of cracks is a very common and widely used practice in the aeronautics field to extend the life of cracked sheet metal panels. The process consists of adhesively bonding a patch that encompasses the notched site to provide additional strength, thereby increasing life and avoiding costly replacements. The mechanical strength of the bonded joint relies mainly on the bonding of the adhesive to the plate and patch stiffness. Stress concentrations at crack tips promote disbonding of the composite patch from the substrate, consequently reducing the bonded area, which makes this a critical aspect of repair effectiveness. In this paper we examine patch disbonding by calculating the influence of notch tip stress on disbond area and verify computational results with acoustic emission (AE) measurements obtained from specimens subjected to uniaxial tension. The FE results showed that disbonding first occurs between the patch and the substrate close to free edge of the patch followed by failure around the tip of the notch, both highest stress regions. Experimental results revealed that cement adhesion at the aluminum interface was the limiting factor in patch performance. The patch did not appear to strengthen the aluminum substrate when measured by stress-strain due to early stage disbonding. Analysis of the AE signals provided insight to the disbond locations and progression at the metal-adhesive interface. Crack growth from the notch in the aluminum was not observed until the stress reached a critical level, an instant before final fracture, which was unaffected by the patch due to early stage disbonding. The FE model was further utilized to study the effects of patch fiber orientation and increased adhesive strength. The model revealed that the effectiveness of patch repairs is strongly dependent upon the combined interactions of adhesive bond strength and fiber orientation.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.88-91
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• 2002

The two dimensional size effect of specimen gauge section (length x width) was investigated on the compressive behavior of a T300/924 [45/-45/0/90]3s, carbon fiber-epoxy laminate. A modified ICSTM compression test fixture was used together with an anti-buckling device to test 3mm thick specimens with a 30$\times$30, 50$\times$50, 70$\times$70, and 90mm$\times$90mm gauge length by width section. In all cases failure was sudden and occurred mainly within the gauge length. Post failure examination suggests that $0^{\circ}$ fiber microbuckling is the critical damage mechanism that causes final failure. This is the matrix dominated failure mode and its triggering depends very much on initial fiber waviness. It is suggested that manufacturing process and quality may play a significant role in determining the compressive strength. When the anti-buckling device was used on specimens, it was showed that the compressive strength with the device was slightly greater than that without the device due to surface friction between the specimen and the device by pretoque in bolts of the device. In the analysis result on influence of the anti-buckling device using the finite element method, it was found that the compressive strength with the anti-buckling device by loaded bolts was about 7% higher than actual compressive strength. Additionally, compressive tests on specimen with an open hole were performed. The local stress concentration arising from the hole dominates the strength of the laminate rather than the stresses in the bulk of the material. It is observed that the remote failure stress decreases with increasing hole size and specimen width but is generally well above the value one might predict from the elastic stress concentration factor. This suggests that the material is not ideally brittle and some stress relief occurs around the hole. X-ray radiography reveals that damage in the form of fiber microbuckling and delamination initiates at the edge of the hole at approximately 80% of the failure load and extends stably under increasing load before becoming unstable at a critical length of 2-3mm (depends on specimen geometry). This damage growth and failure are analysed by a linear cohesive zone model. Using the independently measured laminate parameters of unnotched compressive strength and in-plane fracture toughness the model predicts successfully the notched strength as a function of hole size and width.

• 접착 및 계면
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• 제4권1호
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• pp.1-8
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• 2003

본 연구에서는 이관능성 에폭시와 PMR-15 블렌드계의 접촉각 측정과 파괴인성 측정을 통하여 PMR-15 조성비에 따른 표면자유에너지가 기계적 계면특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 블렌드계의 FT-IR 분석 결과, PMR-15의 이미드화에 따른 특성 밴드가 1,722, $1,778cm^{-1}$ (C=O)와 $1,372cm^{-1}$ (C-N)에서 나타났고, 에폭시의 개환 반응에 따른 -OH peak는 PMR-15 phr의 함량에서 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 증류수와 diiodomethane을 젖음액으로 사용하여 sessile drop 방법으로 접촉각을 측정한 결과, 표면자유에너지는 극성 요소의 증가에 의해서 PMR-15의 함량이 10 phr일 때 최고값을 나타내었다. 또한, 기계적 계면특성을 파괴인성 측정을 통하여 알아본 결과 $K_{IC}$와 $G_{IC}$ 또한 표면자유에너지와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있었는데, 이는 PMR-15 10 phr의 조성에서 수소결합의 증가에 의한 블렌드계의 극성요소가 증가함에 따라 분자들간의 계면결합력이 증가했기 때문인 것으로 관찰된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.201-210
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• 2000

일반적으로 암반 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려진, 암반 내의 rock bridges는 일종의 opening-mode fracture로 간주될 수 있다. 초창기에는 재료의 저항 특성을 고려하여 rock bridge 자체의 거동 특성에 대한 연구가 있었으나, 최근에 와서는 수치 해석적 연구를 통해 파괴역학의 개념을 적용하여 rock bridge의 분포특성이 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향 등을 새롭게 연구하고 있다. 본 연구에서는 rock bridges가 수자파쇄 균열의 분포특성에 미치는 영향을 규명하고자, rock bridges의 분포형태에 따른 암반 내 응력 분포 특성과 균열의 bridge현상을 먼저 살펴보았다. 즉, 균열의 길이에 대한 균열의 간격의 비(s/L 비)와 균열의 길이에 대한 균열의 오버랩의 비(d/L 비)를 변화시키면서 응력 분포 특성을 수치 해석적으로 살펴본 결과, 2개의 균열만으로도 여러 개의 균열 분포 특성을 대표할 수 있음을 알았고, s/L 비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수록 암반 내 응력 집중은 커짐을 알 수 있었다. 이러한 수치 해석결과를 토대로, 수압파쇄 균열과 rock bridges의 상호 관계를 수치 해석적으로 연구한 결과, rock bridges가 없을 경우 탄성이론에 맞게 발전하던 수압파쇄 균열이, rock bridges의 존재에 의해 수압파쇄 균열의 전파 방향이 왜곡됨은 물론 수압파쇄 균열에 수직으로 작용하는 원거리 응력도 정확히 표현하지 못함을 알았다. 즉, 수압파쇄 균열 선단에서의 mode I 응력집중계수는 s/L 비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수륵 커짐을 알 수 있었다. 이러한 연구결과로부터, 균열의 분포특성을 규명하기 위해 노두에서 일반적으로 실시되는 scanline조사에서 얻을 수 있는 s/L비와 d/L비를 통하여 암반 내에 존재하는 응력의 평가 방법이 새로이 제안될 수 있을 것이다. 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다. 15ng/$\textrm{cm}^2$로서 90분간 조사로 27ng/$\textrm{cm}^2$량이 생성되었다. 7-DHC은 당초의 123ng/$\textrm{cm}^2$으로부터 계속 감소되어 150분간 조사시 53ng/$\textrm{cm}^2$량까지 내려갔다.하였으며, 그 외의 항목간에는 대동소이하였다.ckarti 와 E. serrulatus가 스파르가눔의 중간숙주가 될 수 있음을 확인하였다. 충란의 배양에서부터 종숙주의 충란 배출까지 약 2개월 정도의 기간이 소요되었고, 우리 나라 자연환경에서는 5일에서 7월에 주로 이 충체의 유충이 발육되고 전파되는 것으로 추측되었다.러 가지 방법들을 적극 적용하여 금후 검토해볼 필요가 있을 것이다.잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 이 결과는 종간 교잡종을 자방친으로 하고 그 자방친의 화분친을 사용할 때만 교잡이 이루어지고 있음을 나타내고 있다. 따라서 여교잡을 통한 종간잡종 품종육성 활용방안을 금후 적극 확대 검토해야 할 것이다하였다.함을 보이고 있다.X> , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.447-456
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• 2000

일반적으로 암반 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려진, 암반 내의 rock bridges는 일종의 opening-mode fracture로 간주될 수 있다. 초창기에는 재료의 저항 특성을 고려하여 rock bridges 자체의 거동 특성에 대한 연구가 있었으나, 최근에 와서는 수치 해석적 연구를 통해 파괴역학의 개념을 적용하여 rock bridges의 분포특성이 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향 등을 새롭게 연구하고 있다. 본 연구에서는 rock bridges가 수압파쇄 균열의 분포특성에 미치는 영향을 규명하고자, rock bridges의 분포형태에 따른 암반 내 응력 분포 특성과 균열의 bridge 현상을 먼저 살펴보았다. 즉 , 균열의 길이에 대한 균열의 간격의 비 (s/L 비) 균열의 길이에 대한 균열의 오버랩의 비 (d/L 비)를 변화시키면서 응력 분포 특성을 수치 해석적으로 살펴본 결과, 2개의 균열만으로도 여러 개의 균열 분포 특성을 대표할 수 있음을 알았고, s/L 비가 감소할수록 또는 d/L비가 증가할수록 암반 내 응력 집중은 커짐을 알 수 있었다. 이러한 수치 해석결과를 토대로, 수압파쇄 균열과 rock bridges의 상호 관계를 수치 해석적으로 연구한 결과, rock bridges가 없을 경우 탄성이론에 맞게 발전하던 수압파쇄 균열이, rock bridges의 존재에 의해 수압파쇄 균열의 전파 방향이 왜곡됨은 물론 수압파쇄 균열에 수직으로 작용하는 원거리 응력도 정확히 표현하지 못함을 알았다. 즉 , 수압파쇄 균열 선단에서의 mode I 응력집중계수는 s/L비가 감소할수록 또는 d/L 비가 증가할수록 커짐을 알 수 있었다. 이러한 연구결과로부터, 균열의 분포특성을 규명하기 위해 노두에서 일반적으로 실시되는 scanline 조사에서 얻을 수 있는 s/L 비와 d/L 비를 통하여 암반 내에 존재하는 응력의 평가 방법이 새로이 제안할 수 있을 것이다.로 제안하였다. 본 노천채탄장의 최종사면과 같이 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다. 이 값이 감소할수록 Cox-Merz 법칙은 더욱 잘 성립한다.$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM2}$, $\bar{p}$$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM1}$, log($\bar{p}$$_{TM4}$/$\bar{p}$$_{TM3}$) 등과 상관이 높게 나타났다.이 소요되었고, 우리 나라 자연환경에서는 5일에서 7월에 주로 이 충체의 유충이 발육되고 전파되는 것으로 추측되었다.러 가지 방법들을 적극 적용하여 금후 검토해볼 필요가 있을 것이다.잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 이 결과는 종간 교잡종을 자방친으로 하고 그 자방친의 화분친을 사용할 때만 교잡이 이루어지고 있음을 나타내고 있다. 따라서 여교잡을 통한 종간잡종 품종육성 활용방안을 금후 적극 확대 검토해야 할 것이다하였다.함을 보이고 있다.X> , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이온의 흡착실험은 특히

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.281-293
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• 2011

이 연구에서는 과거 산사태의 이력이 있을 뿐만 아니라 추가적인 산사태가 예상되는 부산 황령산의 한 산사면에 대하여 산사태의 발달원인 및 특성에 대해 알아보기 위하여, 연구지역에 대한 (연도별)항공사진, 강우특성, 단열의 발달특성, GIS를 기반으로 한 지형분석, 그리고 수목들의 손상 및 기울어짐에 대한 통계학적 분석을 시도하였다. 그 결과, 북서-남동 방향의 사면파괴가 관찰되는 이 산사면은 1975년까지 비교적 안정한 상태를 유지하였으나, 1975년과 1985년 사이에 취약한 지질구조, 사면절개 및 집중호우와 같은 외적요인이 복합적으로 영향을 미쳐 비교적 큰 규모의 산사태가 발생하였음이 확인된다. 이는 도시형 산사태의 주요 원인 중 하나인 용지 및 택지개발을 위한 사변의 절취 시, 지질구조, 절취사면의 안식각 및 강우특성 동을 면밀히 검토하는 것이 중요함을 보여준다. 또한 기울어진 수목의 기울어진 방향과 각도에 대한 분석결과는 1985년 이후 낙석 및 포행의 형태로 추가적으로 진행되는 산사태가 주로 서쪽방향으로 진행되고 있으며, 산사면의 북서쪽 지점에 이들이 집중되고 있음을 지시한다. 이는 산사태 연구에 있어 손상되거나 변형된 수목을 이용한 분석방법이 매우 유용할 수 있음을 지시하고, 산사태의 예측 및 방재에도 적절히 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권4호
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• pp.396-408
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• 2008

연구목적: 임플랜트 치료에서 가장 흔히 발생하는 기계적 문제점 중 하나는 나사의 풀림이다. 지대주 나사에 조임회전력을 가하는 목적은 나사를 신장시켜, 신장된 나사의 인장력에 의한 지대주와 고정체간의 압축력을 통해 연결부의 안정성을 부여하는 데 있다. 조임 회전력의 결과로 나타나는 전하중의 크기는 다양한 요소에 의해 영향을 받기 때문에, 동일한 조임회전력을 적용하였다 할지라도 임플랜트 시스템의 종류에 따라 전하중의 크기가 달라질 수 있다. 따라서 지대주 나사 연결부의 안정성을 위한 다양한 임플랜트 시스템의 적정 조임회전력 크기에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 external butt joint와 두 가지 internal cone 연결형태를 갖는 임플랜트 시스템들에서 지대주 나사의 조임회전력이 임플랜트-지대주 나사 연결부의 안정성에 미치는 영향을 하중 전후의 풀림회전력 측정을 통해 알아보고자 하였다. 연구재료 및 방법: External butt joint 형태를 가지는 US II 시스템과 $8^{\circ}$ internal cone 연결형태의 SS II 및 $11^{\circ}$ internal cone 연결형태의 GS II 시스템에서 20 Ncm, 30 Ncm, 그리고 40 Ncm의 각기 다른 조임회전력을 적용한 후 초기 풀림회전력 및 상실률과 $10^5$회의 반복하중 후의 풀림회전력 및 상실률을 비교 분석하였다. 연구결과 및 결론: 1. 초기 풀림회전력과 하중 후 풀림회전력은 조임회전력의 크기가 증가할수록 크게 나타났다 (P < .05). 2. 초기 풀림회전력 상실률은 SS II 시스템에서는 조임회전력 크기에 따른 차이가 없었으나 (P > .05), GS II와 US II에서는 20 Ncm 보다 40Ncm의 조임회전력에서 더 낮게 나타났다 (P < .05). 3. 하중 후 풀림회전력 상실률은 세 시스템 모두 30 Ncm의 조임회전력을 가했을 때 가장 낮게 나타났다 (P < .05). 4. 하중 후 풀림회전력 상실률은 SS II, GS II, 그리고 US II 순으로 높아지는 경향을 보였다. 5. 초기 풀림회전력과 하중 후 풀림회전력 상실률 간에는 상관관계가 없었다 (P > .05). 이상의 결과로부터 임플랜트 시스템의 종류뿐만 아니라 조임회전력의 크기 또한 지대주 나사의 풀림회전력 상실에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 따라서 임플랜트-지대주 나사 연결부 안정성 유지를 위해서는 임플랜트 시스템마다 적정 조임회전력이 제시되어야 하고, 또한 임상에서 이를 준수하는 것이 매우 중요하다고 생각된다.