• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.11-21
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• 2002

유연도법 섬유요소모델을 통하여 반복하중을 받는 철근콘크리트 교각의 비탄성 이력 거동을 추적하고 직접적인 방법에 의해 변위연성도 평가를 수행하였다. 철근 콘크리트 교각의 극한상태까지의 비탄성 거동을 합리적으로 추적하기 위해 인장강성거동, 기둥-기초면의 불연속 변위 등을 고려하여 철근과 콘크리트의 평균응력-평균변형률 관계, 접촉면요소 등을 실험과 잘 일치하는 기존의 해석 모델을 수정, 적용하였다. 또한 수치해석시 간편하게 적용할 수 있는 직접적인 방법에 의하여 교각의 연성능력을 평가하였으며, 항복변위 및 극한변위의 산출에 영향을 미치는 적분점의 위치, 콘크리트 압쇄 후 강루 철근의 low-cycle fatigue에 의한 파단 시점 등에 대하여 유연도법 섬유요소모델에 적용할 수 있는 값들을 제시하였다. 해석에 의한 변위연성도는 10%이내의 오차를 보이므로, 적용한 해석기법 및 모델에 의한 항복변위 및 극한변위의 평가는 타당하다고 할 수 있다.

• 한국기계가공학회지
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• 제2권4호
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• pp.53-60
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• 2003

Large sized marine structures are used under corrosion environment of seawater and applied by severe service loading such as an ocean current, a billow and a tempest. Marine structures are usually constructed by lots of thick wall steel pipes joining welded joints. The thickness of such as steel pipes is usually more than 40mm. The such as steels are called "Thermo-Mechanical Control Process steel (TMCP steel)" strengthened by a heat treatment in process of steel manufactures. The failure, especially crack initiation, of marine structures was starting at weld joints under service condition. Then they should be designed by basis of the fatigue strength under seawater corrosion environment of weld joints. To clarity the fatigue crack initiation behavior is important more than to clarify the crack propagation behavior on the strength design of marine structures, because it is very difficult to find out the crack initiation and propagation phenomena and then even if it will be able to find out, it is considered that the refit of the damaged parts of welded joints have a technical difficulty under the sea. Therefore, it is most important to clarify the corrosion fatigue crack initiation behavior under the seawater condition. But, there is one big difficulty to make a test for thick plate specimen, for example thicker than 40mm. Because, it is need large capacity loading apparatus to test such as thick plate specimen. In this research, the new configuration specimen for fatigue crack initiation tests was proposed. Using this new specimen, it is easy to carry out the fatigue clack initiation tests with relatively low cyclic loading and to observe a fatigue crack initiation behavior.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1027-1035
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• 2016

내식성과 기계적 성능이 우수한 316L 스테인리스 강의 저주기 변형률제어 피로시험에서 3가지 변형률진폭과 3가지 변형률비의 조건이 피로수명에 미치는 효과를 분석하였다. 낮은 변형률범위에서 곡선이 거의 중첩되는 Masing 거동이 나타나고, 높은 변형률범위에서 비선형거동 응력범위가 서로 크게 벗어나는 non-Masing 거동과 함께 평균응력의 감소가 나타났다. 소성 변형률에너지를 이용하여 저주기 피로수명을 예측하고 non-Masing 거동을 고려한 수명예측 방법의 정확성 여부를 검토하였다. 각각의 변형률진폭과 변형률비의 조건에서 초기 수 사이클 동안 반복경화 현상 후 장시간동안 점진적으로 낮아져 연화하다가 파괴 되었다. 저사이클 피로수명을 정확히 예측하기 위해서는 변형률진폭에 따라 Masing 및 non-Masing 거동을 구분하고, 이를 반영한 수명예측식을 적용해야 함을 알았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.213-220
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• 2004

본 논문은 신공법인 carbon fiber rod로 보강된 교량 바닥판의 정적 및 피로성능개선 효과에 대한 것이다. 이 연구의 실험에서 적용된 보강변수는 등방성 및 이방성 보강이며, 보강성능을 평가하기 위하여 보강된 바닥판 시험체에 대해 정적 및 피로실험을 실시하여 그에 따른 내하성능, 균열 및 파괴양상 등을 분석하였다. 실험결과, 보강된 모든 시험체가 증설된 모르타르와 콘크리트와의 계면이 조기에 탈락하여 펀칭전단 파괴되는 양상을 보였다. 보강성능을 살펴보면, CFR로 보강된 바닥판은 무보강 시험체에 비해 극한강도, 강성, 피로수명 등에서 우수한 것으로 나타났다 또한 보강형식 측면에서는, 이방성 보강(CR-UE)이 등방성 보강(CR-E)보다 우수한 것으로 나타났다.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권10호
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• pp.61-68
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• 2001

Turbine blade in nuclear plant is subject to cyclic bending fatigue by high steam pressure. Especially, fatigue fracture is caused by low stress below yielding stress. Photograph by SEM doesn't have striation but photograph by AFM has striation on the fatigue fractured surface of 12% Cr steel used in turbine blade. Surface roughness $R_q$ has the linear relation with respect to stress intensity factor range ΔK and is increased linearly according to load amplitude $\textit{\Delta}P$. In this study loading condition applied to turbine blade is predicted by the relation between the gradient of $R_q$ to $\textit{\Delta}K$ and load amplitude $\textit{\Delta}P$.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.273-282
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• 2010

이 연구는 기존 모델에 대한 검증 및 국내에서 생산되고 있는 철근이 반복하중을 받는 경우의 파괴특성에 대한 적합한 모델을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이 논문은 철근콘크리트 하부구조(파일과 교각)에 배근된 축방향철근에 대한 저주파 피로 거동에 대한 모델링을 다루었고, 전체 81개의 저주파 피로 실험 데이터에 기초하여 저주파 피로 모델을 제안하였다. 제안된 저주파 피로 모델을 적용하여 비선형해석 프로그램을 개발하였고 원형 기둥 실험체에 대한 6개의 실험 결과를 대상으로 비선형 해석을 적용하고 제안모델의 정확성을 평가하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권2호
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• pp.245-256
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• 2019

The experimentally determined mechanical behavior of the material under the prescribed service conditions is the basis of advanced engineering optimum design. To allow experimental data on the behavior of the material considered, uniaxial stress tests were made. The aforementioned tests have enabled the determination of mechanical properties of material at different temperatures, then, the material's resistance to creep at various temperatures and stress levels, and finally, insight into the uniaxial high cyclic fatigue of the material under different applied stresses for prescribed stress ratio. Based on fatigue tests, using modified staircase method, fatigue limit was determined. All these data contributes the reliability of the use of material in mechanical structures. Data representing mechanical properties are shown in the form of engineering stress-strain diagrams; creep behavior is displayed in the form of creep curves while fatigue of the material is presented in the form of S-N (maximum applied stress versus number of the cycles to failure) curve. Material under consideration was 18CrNi8 (1.5920) steel. Ultimate tensile strength and yield strength at room temperature and at temperature of $600^{\circ}C$: [${\sigma}_{m,20/600}=(613/156)MPa$; ${\sigma}_{0.2,20/600}=(458/141)MPa$], as well as endurance (fatigue) limit at room temperature and stress ratio of R = -1 : (${\sigma}_{f,20,R=-1}=285.1MPa$).

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권2_2호
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• pp.341-347
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• 2023

The subway is one of the most common and important means of transportation in modern society. In order to use the subway safely, tracks are necessary, but trains are prone to derailment and collisions. In order for the train to run safely on the track, the fishplate that connects the line connection is used. The damaged railway was a fishplate for connecting subway lines used for 11 years, and damage analysis and countermeasures were presented. Beach marks were observed on both fracture surfaces, and striations appeared at the range of crack propagation. The damaged part is Cr carbide, which has a higher hardness than the base metal, and is judged to be embrittled and destroyed by fatigue. The SM50C fishplate was subjected to a cyclic stress of about 59% of the upper limit of tensile-compression fatigue limit, but inclusions were the cause of failure. In order to prevent fatigue failure of the SM50C steel fishplate, the occurrence of inclusions should be minimized and processed to have a homogeneous structure when manufacturing the fishplate. In addition, compressive residual stress is given through surface modification such as peening to control crack generation. It is necessary to minimize the change in shape that can become a stress concentration part along with accurate fastening of the bolt, and to design the stress distribution to be as uniform as possible.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권12호
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• pp.924-929
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• 2011

It is well known that grain boundary cavitation is the main failure mechanism in austenitic stainless steel under tensile hold creep-fatigue interaction conditions. The cavities are nucleated at the grain boundary during cyclic loading and grow to become grain boundary cracks. The attenuation of ultrasound depends on scattering and absorption in polycrystalline materials. Scattering occurs when a propagation wave encounters microstructural discontinuities, such as internal voids or cavities. Since the density of the creep-fatigue cavities increases with the fatigue cycles, the attenuation of ultrasound will also be increased with the fatigue cycles and this attenuation can be detected nondestructively. In this study, it is found that individual grain boundary cavities are formed and grow up to about 100 cycles and then, these cavities coalesce to become cracks. The measured ultrasonic attenuation increased with the cycles up to cycle 100, where it reached a maximum value and then decreased with further cycles. These experimental measurements strongly indicate that the open pores of cavities contribute to the attenuation of ultrasonic waves. However, when the cavities develop, at the grain boundary cracks whose crack surfaces are in contact with each other, there is no longer any open space and the ultrasonic wave may propagate across the cracks. Therefore, the attenuation of ultrasonic waves will be decreased. This phenomenon of maximum attenuation is very important to judge the stage of grain boundary crack development, which is the indication of the dangerous stage of the structures.