• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권6호
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• pp.680-689
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• 2010

The crack-tip stress fields and fracture mechanics assessment parameters for a surface crack, such as the elastic stress intensity factor or the elastic-plastic J-integral, can be affected significantly by the adjacent cracks. Such a crack interaction effect due to multiple cracks can alter the fracture mechanics assessment parameters significantly. There are many factors to be considered, for instance the relative distance between adjacent cracks, the crack shape, and the loading condition, to quantify the crack interaction effect on the fracture mechanics assessment parameters. Thus, the current assessment codes on crack interaction effects (crack combination rules), including ASME Sec. XI, BS7910, British Energy R6 and API 579-1/ASME FFS-1, provide different rules for combining multiple surface cracks into a single surface crack. The present paper investigates crack interaction effects by evaluating the elastic stress intensity factor and the elastic-plastic J-integral of adjacent in-plane surface cracks in a plate through detailed 3-dimensional elastic and elastic-plastic finite element analyses. The effects on the fracture mechanics assessment parameters of the geometric parameters, the relative distance between two cracks, and the crack shape are investigated systematically. As for the loading condition, an axial tension is considered. Based on the finite element results, the acceptability of the crack combination rules provided in the existing guidance was investigated, and the relevant recommendations on a crack interaction for in-plane surface cracks are discussed. The present results can be used to develop more concrete guidance on crack interaction effects for crack shape characterization to evaluate the integrity of defective components.

• 터널과지하공간
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• 제32권1호
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• pp.1-19
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• 2022

본고에서는 수압파쇄를 이용한 초기응력 측정결과의 정밀도 제고 방안으로 최근 제안된 일본 지반공학회 표준시험법 개정안의 검토 결과를 수록하였다. 개정안에서는 수압파쇄에 의해 형성된 암석 균열 표면의 거칠기와 잔류 간극을 고려한 균열재개압력의 수정식을 제안하였다. 또한, 수압파쇄시스템 컴플라이언스가 초기응력 추정 결과에 미치는 영향을 파악하고 주변 암반의 탄성계수가 클수록 수압파쇄시스템 컴플라이언스가 충분히 낮아야함을 보였다.

• Composites Research
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• 제19권4호
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• pp.15-22
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• 2006

구조물 설계에 복합재료-금속 접착제 결합 조인트의 개발 및 사용을 제한하는 가장 큰 요인은 접착 조인트의 하중지지 능력 예측을 위한 접착 계면의 강도 평가 방법의 부재이다. 본 연구에서는 복합재료-탄소강의 접착 강도를 계면 모서리에서의 응력강도계수와 파괴 인성 값으로 평가하였다. 구체적으로 동시 경화 성형법으로 제작된 복합재료-탄소강 양면 겹치기 접착조인트의 하중지지 능력을 파괴 역학적 분석 방법을 통하여 결정하였다. 이종재료 계면 모서리 첨단의 응력 특이성과 그 지수를 제시하고 최종적으로 응력강도계수와 실험을 통한 계면의 파괴인성 값을 획득하였다. 서로 다른 접합 길이를 갖는 조인트의 하중지지 능력 비교를 통하여 양면 겹치기 접착 조인트의 파괴 인성치와 혼합 모드에서의 균열 진전 기준을 $K_1-K_{11}$ 평면 내에 도시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.513-521
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• 2012

본 연구의 목적은 손상모델의 온도의존성을 고려하여 압력용기강의 취성파괴 거동을 평가하는 것이며, 이를 위해 다중 섬 유전자알고리즘과 와이블 응력모델을 연계하여 대표적 취성파괴 손상모델의 재료상수 결정절차를 개선하였다. 벽개파괴가 예상되는 $-60^{\circ}C$, $-80^{\circ}C$, $-100^{\circ}C$ 온도에서 수행한 SA508 탄소강 재료의 파괴 인성 실험 데이터를 사용하여 개선된 절차에 따른 재료상수를 결정하였고, NUREG/CR-6930과 동일한 결과인 재료상수의 온도의존성을 확인하였다. 최종적으로는 손상모델 재료상수의 온도의존성에 따른 2-매개변수 와이블 응력모델과 3-매개변수 와이블 응력모델의 차이를 정량화하였으며, 공학적으로 활용 가능한 관계식을 제안하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제44권3호
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• pp.295-313
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• 2006

Statement of problem. Higher fracture rates were reported for Branemark implants placed in the maxilla and for 3.75 mm diameter implants installed in the posterior region. Purpose. The purpose of this study was to investigate the fracture of a fixture by finite element analysis and to compare different diameter of fixtures according to the level of alveolar bone resorption. Material and Methods. The single implant and prosthesis was modeled in accordance with the geometric designs for the 3i implant systems. Models were processed by the software programs HyperMesh and ANSA. Three-dimensional finite element models were developed for; (1) a regular titanium implant 3.75 mm in diameter and 13 mm in length (2) a regular titanium implant 4.0 mm in diameter and 13 mm in length (3) a wide titanium implant 5.0 mm in diameter and 13 mm in length each with a cementation type abutment and titanium alloy screw. The abutment screws were subjected to a tightening torque of 30 Ncm. The amount of preload was hypothesized as 650 N, and round and flat type prostheses were 12 mm in diameter, 9 mm in height were loaded to 600 N. Four loading offset points (0, 2, 4, and 6 mm from the center of the implants) were evaluated. To evaluate fixture fracture by alveolar bone resorption, we investigated the stress distribution of the fixtures according to different alveola. bone loss levels (0, 1.5, 3.5, and 5.0 mm of alveolar bone loss). Using these 12 models (four degrees of bone loss and three implant diameters), the effects of load-ing offset, the effect of alveolar bone resorption and the size of fixtures were evaluated. The PAM-CRASH 2G simulation software was used for analysis of stress. The PAM-VIEW and HyperView programs were used for post processing. Results. The results from our experiment are as follows: 1. Preload maintains implant-abutment joint stability within a limited offset point against occlusal force. 2. Von Mises stress of the implant, abutment screw, abutment, and bone was decreased with in-creasing of the implant diameter. 3. With severe advancing of alveolar bone resorption, fracture of the 3.75 and the 4.0 mm diameter implant was possible. 4. With increasing of bending stress by loading offset, fracture of the abutment screw was possible.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.344-351
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• 2010

닫힌 균열을 따라 발생하는 전단거동을 Mode II 크랙의 시작과 진행으로 묘사할 수 있다. 파괴역학 이론에서는 순수 Mode II 재하에서 일반적으로 고유물성으로 인식되는 에너지 방출율(GII, Engergy Release Rate)이 한계점($G_{IIC}$)에 도달했을 때 전단거동이 시작된다고 예측한다. 지난 몇 년간 퍼듀대학의 암반공학그룹은 한계 에너지 방출률($G_{IIC}$)의 구속응력(normal stress)과 닫힌 균열의 거칠기에 대한 관계를 실험적으로 접근해왔다. 먼저 많은 실험들이 아크릴 재료를 대상으로 실행되었는데, 이는 광탄성(Photoelastic) 방법을 이용한 균열 끝(fracture tip)의 응력 집중 영역을 시각화하는 것을 가능케 해 주었다. 그 다음 실험 연구는 비교적 낮은 압축강도를 지닌 균질한 석고에 시행되었고, 최근에는 더 높은 압축강도를 지닌 재료를 대상으로 실험연구를 수행하였다. 그 예로 시멘트로 만든 시료 불록에 직접 전단 실험을 하였는데, 이전의 실험들과 마찬가지로 불연속면의 최대마찰각(Peak Friction Angle)이 잔류 마찰각(Residual Friction angle)과 비슷할 때만이 $G_{IIC}$가 재료의 고유물성으로 간주 될 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 그렇지 않은 경우에 한계 에너지 방출율($G_{IIC}$)은 구속응력과 함께 증가한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.491-496
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• 2013

인장시험을 유한요소 시뮬레이션하여 등가응력-등가소성변형률 곡선, 임계 등가응력과 임계 등가소성변형률을 결정하였다. 그리고, 이 곡선을 입력하여 파괴시험을 유한요소 시뮬레이션하여 평면변형률 파괴인성치를 결정하여 보려고 하였다. 균열선단절점에서 등가소성변형률이 임계 등가소성변형률에 도달할 때 균열개구변위를 임계 균열개구변위로 취하여 균열성장조건으로 사용되었다. 임계 등가소성변형률이나 단면감소율과 파괴시험 임계 균열개구변위와 관련성을 찾아보고, 임계 등가응력과 임계 등가소성변형률을 동시에 적용하여 파괴시험 파괴인성치와의 관련성도 찾아보았다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권6호
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• pp.723-735
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• 2020

This study is reported the adhesion failure in adhesive bonded composite and specifically for the T-joint structure. Three-dimensional finite element analysis has been performed using a commercial tool and the necessary outcomes are obtained via an eight noded solid element (Solid 185-element) from the library of ANSYS. The structural analysis input has been incurred through ANSYS parametric design language (APDL) code. The normal and shear stress distributions along different layers of the joint structure have been evaluated as the final outcomes. Based on the stress distributions, failure location in the composite joint structure has been identified by using the Tsai-Wu stress failure criterion. It has been found that the failure index is maximum at the interface between flange and web part of the joint (top layer) which indicates the probable location of failure initiation. This kind of failures are considered as adhesion failure and the failure propagation is governed by strain energy release rate (SERR) of fracture mechanics. The different adhesion failure lengths are also considered at the failure location to calculate the SERR values i.e. mode I fracture (opening), mode II fracture (sliding) and mode III fracture (tearing) along the failure front. Also, virtual crack closure technique (VCCT) principle of fracture mechanics steps is used to calculate the above said SERRs. It is found that the mode I SERR is more dominating compared to other two modes of failure for the joint considered. Finally, the influences of various parametric (geometrical and material) effect on SERR of the joint structure are evaluated and discussed in details.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권4호
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• pp.435-440
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• 2002

잔류응력이 판의 파괴 특성에 미치는 영향의 정량적 평가를 위하여, 균열이 존재하는 CT(Compact Tension) 시편에 가스 토오치 (gas torch)를 이용한 국부 가열을 실시하여 인위적인 잔류응력을 생성시키고, 열탄소성 유한요소해석을 통하여 생성된 잔류응력장을 평가하였으며, 잔류응력이 존재하는 시편과 잔류응력이 존재하지 않는 시편에 대한 파괴인성 실험을 실시하여 이들의 결과를 파괴저항 선도 상에서 비교, 분석함으로써 압축 잔류응력이 파괴 특성에 미치는 영향을 정량화하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.1011-1025
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• 2017

The geological conditions surrounding the Jijiapo Tunnel of the Three Gorges Fanba Highway project in Hubei Province are very complex. In this paper, a 3-D physical model was carried out to study the evolution process of filling-type fracture water inrush and mud gush based on the conditions of the section located between 16.040 km and 16.042 km of the Jijiapo Tunnel. The 3-D physical model was conducted to clarify the effect of the self-weight of the groundwater level and tunnel excavation during water inrush and mud gush. The results of the displacement, stress and seepage pressure of fracture and surrounding rock in the physical model were analyzed. In the physical model the results of the model test show that the rock displacement suddenly jumped after sustainable growth, rock stress and rock seepage suddenly decreased after continuous growth before water inrushing. Once water inrush occured, internal displacement of filler increased successively from bottom up, stress and seepage pressure of filler droped successively from bottom up, which presented as water inrush and mud gush of filling-type fracture was a evolving process from bottom up. The numerical study was compared with the model test to demonstrate the effectiveness and accuracy of the results of the model test.