• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.93-96
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• 2003

Laser beam welding process is a relatively new process in comparison with arc welding process, but it is expected to apply widely because of the many advantages, and research and development of that process is being progressed actively for the practical use. the application of this welding process has been restricted due to the high initial investment and the need of precise processing against the material, but cost reduction and thick plate welding in high speed have become practial by recent technological development, and this welding process to not only small parts in automobile, machinery and physicochemical field, but also a large structure and pipe line are being applied. In order to utilize this welding process appropriately to a steel structure, the properties of welding residual stresses and fracture toughness in welded joints are to be investigated for relibilty. On this study, after performing the finite element analysis, thermal and residual stress properties have been examined to the general structural steel (HT50) by laser beam welding. Besides, the property of fracture toughness has been investigated by the Charpy impact test and 3-points bending CTOD test carried out in the range of temperature between $-60^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$. From the research results it is revealed that the maximum residual stress appears in the center of plate thickness and the fracture toughness is influenced by strength mis-match.

• 콘크리트학회지
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• 제7권4호
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• pp.149-156
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• 1995

경량기포콘크리트(ALC : Autoclaved Lightweight Concrete)의 내구성을 개선하기 위하여 투숩 및 투수, 편면동결융해 특성과 탄산화 특성을 실험하였다. 국산 ALC전용마감재는 방수용 도장재에 가까운 투습 및 투수성질을 갖고 있어 특성의 개선이 요구된다. 편면동결융해시험에서 마감재의 투습도에 따른 열화위치는 투습도가 클수록 외측에서 발생하였으나 투수에 의한 외부의 박리열화는 관찰되자 않았다. 탄산화는 수분의 함량이 작을수록 빠르게 진행되었으며 탄산화가 진행됨에 따라 기공량은 감소하였다. 탄산화가 완전히 진행되면 부피의 팽창으로 균열이 발생하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권3호
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• pp.201-214
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• 1994

본 연구는 콘크리트용 혼화재로서 우리나라에 풍부한 천연 실리카 질 광물을 이용하여 콘크리트의 강도증진 가능성 및 유용성과 경제적인 효율성에 대해 검토한 것이다. 제반 실험을 통해 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. \circled1 최적의 제오라이트 치환율은 단위 시멘트당 5~10% 정도를 나타났으며, 그 때의 강도 증진율은 무첨가 콘크리트 값에 비해 대체적으로 40%정도의 강도증진 효과를 얻었다. \circled2 최적의 이암 치환율은 단위 시멘트량당 10~15% 정도로 나타났으며, 그때의 강도 증진율은 무첨가 콘크리트 값에 비해 대체적으로 10%정도의 강도증진 효과를 얻었다. 이러한 검토로부터 우리는 혼화재로서 콘크리트의 강도성능의 향상을 목적으로 기존의 실리카 흄, 플라이 애쉬 등의 대체품으로 천연 실리카 광물을 활용할 수 있다는 결론을 얻었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권1호
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• pp.61-69
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• 2001

EFP(Fitness For Purpose) type defect assessment methodologies based on ECA(Engineering Critical Analysis) have been established and are in use for the structural integrity evaluation of gas pipelines. ECA usually includes the fracture mechanics analysis, and it is assumed that the J-integral uniquely characterizes the crack-tip stress-strain field. However, it has been proven that the J-integral alone can not be sufficient to characterize the crack-tip field under low levels of constraint with a single parameter. Since pipeline structures are made of ductile material, locally loaded in tension, cracks may experience low level of constraint, and therefore, J-dominance will be lost. For this reason, the level of constraint must be quantified to establish a precise assessment procedure for pipeline defects. The objective of this paper is to investigate the fracture behavior of a crack in gas pipeline(KS D 3507) by quantifying the level of constraint. For this purpose, tensile tests and CTOD tests were performed at room temperature(24$\^{C}$) and low temperature(-40$\^{C}$) to obtain the material properties. J-Q analyses were performed for SENB and SENT specimens based on 2-D finite element analyses, in order to investigate the in-plane constraint effects on pipeline defects. For precise assessment of cracks, especially shallow cracks, in KS D 3507 pipeline, constraint effect must be considered.

• 한국가스학회지
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• 제4권4호
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• pp.25-33
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• 2000

최근 들어 가혹한 온도 및 압력조건에서 운전이 요구되는 고온배관들의 잔여수명예측은 상당히 중요한 관심사로 부각되고 있다. 이에 고온손상을 정량적으로 평가하여 설비를 안전하게 사용하기 위한 유지기술 및 수명평가 기술을 확보하는 것은 매우 중요하다. 한편 이러한 고온배관내 대부분의 균열은 반타원 표면균열의 형태로 형상화되어 파괴역학의 실제응용에서 발견할 수 있는 가장 복잡한 형상과 하중특성을 갖게 된다. 이를 배경으로 본 연구에서는 먼저 축방향 및 원주방향 반타원 표면균열이 존재하는 직관의 완전 3차원 유한요소망 자동생성 프로그램을 작성하였다. 이렇게 생성된 유한요소 입력자료를 이용하여 3차원 유한요소 해석을 수행하면 반타원 표면균열선단을 따른 고온 크리프 파괴 지배변수 $C^{\ast}$-적분값을 구할 수 있다. 또한 $C^{\ast}$-적분값에 준해 균열진전량을 계산하는 후처리 균열진전 모듈을 추가하여 사용자 편의 수명평가 프로그램을 개발하였다. 최종적으로 개발된 통합 수명 평가 프로그램을 이용하여 여러 가지 해석변수들의 반타원 표면균열을 갖는 고온 직관 수명에 대한 영향을 살펴보았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1021-1033
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• 2017

본 연구에서는 매설가스배관의 강 슬리브 보수 용접부에 대한 피로수명에 미치는 보수 용접 공정 변수별 영향을 고찰하여 최적 공정을 수립하였다. 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용한 연계 연성 온도-응력 해석을 통해 강 슬리브 보수용접 시 보수용접부에 발생하는 용접 잔류응력을 도출하였다. 또한, 유한요소 선형탄성 응력해석을 통해 운전응력 변이도 도출하였다. 도출된 용접 잔류응력과 운전응력 변이를 입력값으로써 구조응력/파괴역학 접근법에 대입하여 강 슬리브 보수용접부의 피로수명을 평가하였다. 다양한 보수용접 공정 변수에 대한 유한요소해석과 피로평가를 수행하여 공정변수별 피로수명에 미치는 영향을 고찰하였다. 최종적으로는 고찰한 피로수명에 미치는 공정변수별 영항 결과를 토대로 공정 및 경제적 비용을 최소화하고 피로수명을 적절히 향상시킬 수 있는 최적 방안을 도출하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.396-408
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• 2016

암석파괴역학은 토목공학과 암반공학의 다양한 분야에서 널리 적용되는 학문이다. 그러나 대부분의 암반 공학 문제에서 mode II 거동이 우세함에도 불구하고 관련 연구는 mode I 거동에 대한 것이 대부분이다. 현재 mode I의 경우 4개, mode II 파괴인성의 경우 단 한 개의 ISRM 표준시험법이 있다. 본 연구에서 제안하는 새로운 시험법은 문헌조사를 통해서 필요조건으로 구속압 가능 여부, 노치성형의 용이성, 기존 시험장비의 활용, 단순한 시험절차를 정하고 이에 부합하도록 개발하였으며 SCC(Short Core in Compression)로 이름을 정하였다. Mode II 파괴인성 계산에 필요한 응력확대계수 계산식을 3차원 수치해석을 통해 선하중과 분포하중 조건에 대해서 구하였고 노치성형을 위한 지그도 제작하였다. 개발된 시험법을 MTS 시스템을 사용하여 화강암에 적용하였으며 가압속도는 0.002 mm/s로 하였다. 시험 결과 $2.33MPa{\sqrt{m}}$의 mode II 파괴인성을 얻었다. 동일한 화강암 블록에서 확보한 시험편에 대하여 간접인장시험으로 구한 mode I 파괴인성은 $1.12MPa{\sqrt{m}}$였다. 따라서 $K_{IIC}/K_{IC}=2.08$로 mode II 파괴인성이 mode I보다 크게 나타났다. 또한 비교적 매끄러운 파괴면과 암분의 생성을 통하여 SCC 시험법이 mode II 거동을 잘 표현함을 확인하였다. 따라서 제안된 SCC 시험법은 암석의 mode II 파괴인성을 결정하는 데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권11호
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• pp.1986-1996
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• 2003

Methodology based on the elastic-plastic fracture mechanics has been widely accepted in predicting the critical crack length(CCL) of pressure tubes of CANDU nuclear plants. A conservative estimate of CCL is obtained by employing the J-resistance curves measured with the specimens satisfying plane strain condition as suggested in the ASTM standard. Due to limited thickness of the pressure tubes the curved compact tension(CT) specimens taken out from tile pressure tube have been used in obtaining J-resistance curves. The curved CT specimen inevitably introduce slant fatigue crack during precracking. Hence, effect of specimen geometry and slant crack on J-resistance curve should be explored. In this study, the difference of J integral values between the standard CT specimens satisfying plane strain condition and the nonstandard curved CT with limited thickness (4.2mm) is estimated using finite element analysis. The fracture resistance curves of Zr-2.5Nb obtained previously by other authors are critically discussed. Various finite element analysis were conducted such as 2D analysis under plane stress and plane strain conditions and 3D analysis for flat CT, curved CT with straight crack and curved CT with slant crack front. J-integral values were determined by local contour integration near the crack tip, which was considered as accurate J-values. J value was also determined from the load versus load line displacement curve and the J estimation equation in the ASTM standard. Discrepancies between the two values were shown and suggestion was made for obtaining accurate J values from the load line displacement curves obtained by the curved CT specimens.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권1호
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• pp.129-139
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• 2018

The composite materials are widely used in aircraft structures. Their relative rigidity/weight gives them an important advantage over the metal structures. The objective of this work is to analyze by the finite element method the mechanical behavior of composite plate type notched with various forms under tensile load. Two basic parameters were taken into consideration. The first, the form of the notch in order to see its effect on the stress and the failure load. The second, we studied the influence of the locale orientation of fiber around the plate's notch. These parameters are studied in order to see their effects on the distribution stress and failure load of the plate. The calculation of the failure load is determined numerically with the numerical code ABAQUS using the XFEM (extended Finite Element Modeling) based on the fracture mechanics. The result shows clearly that it is important to optimize the effect of fiber orientation around the notch.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권8호
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• pp.2015-2021
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• 2000

In order to evaluate the integrity of nuclear power plant components, the analysis based on fracture mechanics is crucial. For this purpose, finite element method is popularly used to obtain J-integral. However, it is time consuming to design the finite element model of a cracked structure. Also, the J-integral should be verified by alternative methods since it may differ depending on the calculation method. The objective of this paper is to develop a three-dimensional elastic-plastic J-integral analysis system which is named as EPAS program. The EPAS program consists of an automatic mesh generator for a through-wall crack and a surface crack, a solver based on ABAQUS program, and a J-integral calculation program which provides DI (Domain Integral) and EDI (Equivalent Domain Integral) based J-integral calculation. Using the EPAS program, an optimized finite element model for a cracked structure can be generated and corresponding J-integral can be obtained subsequently.