• 대한기계학회논문집A
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• 제32권6호
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• pp.512-518
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• 2008

This study would like to evaluate the influences with the strength mismatch and the variation of the welding width of the narrow gap welding for the plastic parameter, the major constant determining the plastic ${\eta}$-factor of J-Integral, using 3-D FEM. For this, we evaluate the plastic ${\eta}$-factor according to the variation of the strength mismatch of weldment with same materials and welding width through FEM. Also, we proposed the equation of plastic ${\eta}$-factor considering the variation of the strength mismatch of weldment with similar materials and welding width.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권6호
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• pp.504-511
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• 2008

This study evaluated the influence of the strength mismatch of HAZ for a plastic ${\eta}$-factor, which is the principle parameter determining the plastic portion of J-integral to assess the fracture toughness of the weldment. The specimen of tensile and hardness test was manufactured from the piping applying narrow-gap welding, and the mechanical properties of weldment, HAZ and a base metal were obtained. To perform the finite element analysis according to the ratio of strength mismatch, the material properties was chosen with the change of strength using the determination method of Ramberg-Osgood constant. Also, the influence of the strength mismatch of HAZ was determined using finite element analysis by those properties.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.67-72
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• 2010

원전 배관의 LBB 해석을 위한 파괴인성(J-R곡선)은 일반적으로 ASTM E1820에 따라 시험을 수행하여 획득한다. 그러나 ASTM E1820에 제시되어 있는 파괴인성에 관한 식은 균질재의 물성 평가를 위한 것 이며, 협개선 용접부에 적용할 경우 실제와는 다른 파괴인성을 나타낼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ASTM에 제시되어 있는 균질재의 파괴인성식에 의한 결과와 협개선 용접재의 특성을 고려하여 제안된 소성 $\eta$계수 식에 의한 파괴인성의 차이를 비교 검토하기 위하여 협개선 용접이 적용된 배관에서 CT 시험편을 채취한 후 파괴인성 시험을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권3호
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• pp.259-266
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• 2004

Detailed two-dimensional and three-dimensional finite element (FE) analyses of double-edge cracked tension (DE(T)) specimens are carried out to investigate the effect of the relative crack length and the thickness on experimental J testing schemes. Finite element analyses involve systematic variations of relevant parameters, such as the relative crack depth and plate width-to-thickness ratio. Furthermore, the strain hardening index of material is systematically varied, including perfectly plastic (non-hardening) cases. Based on FE results, a robust experimental J estimation scheme is proposed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권9호
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• pp.1531-1538
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• 2003

This paper compiles solutions of plastic $\eta$ factors and crack tip stress triaxialites for standard and nonstandard fracture toughness testing specimens, via detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) analyses. Fracture toughness testing specimens include a middle cracked tension (M(T)) specimen, SE(B), single-edge cracked bar in tension (SE(T)) and C(T) specimen. The ligament-to-thickness ratio of the specimen is systematically varied. It is found that the use of the CMOD overall provides more robust experimental J estimation than that of the LLD, for all cases considered in the present work. Moreover, the J estimation based on the load-CMOD record is shown to be insensitive to the specimen thickness, and thus can be used for testing specimen with any thickness. The effects of in-plane and out-of-plane constraint on the crack tip stress triaxiality are also quantified, so that when experimental J value is estimated according to the procedure recommended in this paper, the corresponding crack tip stress triaxiality can be estimated. Moreover, it is found that the out-of-plane constraint effect is related to the in-plane constraint effect.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.496-503
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• 2016

억지말뚝으로 보강된 무한사면의 해석을 위해 억지말뚝에 작용하는 하중을 소성변형이론과 소성흐름이론을 적용하여 산정하였고 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 다양한 인자들의 효과를 살펴보았다. 해석결과에 따르면 억지말뚝의 설치로 인해 사면의 안전율이 상당히 증가함을 알 수 있었고 말뚝설치간격이 커질수록 안전율은 감소하였다. 억지말뚝의 설치로 인한 안전율의 증가가 커서 무한사면의 침투발생 유무가 사면의 안전율에 미치는 영향은 상대적으로 미미할 것으로 생각된다. 억지말뚝으로 보강된 무한사면의 안전율을 수식으로 나타내 보았는데 무보강시 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 흙의 강도정수 및 사면의 경사 그리고 사면의 두께 이외에도 무한사면요소의 폭과 길이 그리고 억지말뚝에 작용하는 하중에 영향을 받음을 알 수 있었다. 소성변형이론을 바탕으로 하여 억지말뚝보강 무한사면의 안전율을 흙의 강도갱수를 달려하여 살펴본 결과 무보강시에 비해 상당한 안전율 증가효과를 확인할 수 있었는데 본 연구에서 고려한 강도정수와 말뚝간격에 대하여 최소 안전율은 13.7이었고 최대 안전율은 65.6이었다. 억지말뚝의 지름이 증가할수록 말뚝이 부담하는 하중은 증가하지만 안전율은 감소하였는데 이는 억지말뚝 보강 무한사면의 안전율에 영향을 미치는 무한사면요소의 폭과 길이 때문으로 판단된다. 소성흐름이론을 바탕으로 억지말뚝 보강 무한 사면의 안전율을 평균유입속도와 소성점도의 곱($v_1{\eta}_p$)을 달려하여 살펴본 결과 무보강시에 비해 상당한 안전율 증가효과를 확인할 수 있었으며 $v_1{\eta}_p$값이 커질수록 안전율도 커짐을 알 수 있었고 일정한 $v_1{\eta}_p$값에 대하여 말뚝설치간격이 커질수록 안전율은 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권5호
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• pp.568-575
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• 2006

The present paper provides plastic limit load solutions of axial and circumferential through-wall cracked pipes based on detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) limit analysis using elastic-perfectly-plastic behavior. As a loading condition, axial tension, global bending moment, internal pressure, combined tension and bending and combined internal pressure and bending are considered for circumferential through-wall cracked pipes, while only internal pressure is considered for axial through-wall cracked pipes. Especially, more emphasis is given for through-wall cracked pipes subject to combined loading. Comparisons with existing solutions show a large discrepancy in short through-wall crack (both axial and circumferential) for internal pressure. In the case of combined loading, the FE limit analyses results show thickness effect on limit load solutions. Furthermore, the plastic limit load solution for circumferential through-wall cracked pipes under bending is applied to derive plastic $\eta\;and\;{\gamma}$-factor of testing circumferential through-wall cracked pipes to estimate fracture toughness. Being based on detailed 3-D FE limit analysis, the present solutions are believed to be meaningful fur structural integrity assessment of through-wall cracked pipes.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권1호
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• pp.60-65
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• 2006

The present paper provides experimental J estimation equation for the circumferential through-wall cracked pipe under four-point bending, based on the load-crack opening displacement (COD) record. Based on the limit analysis and the kinematically admissible rigid-body rotation field, the plastic ${\eta}$-factor for the load-COD record is derived and is compared with that for the load-load line displacement record. Comparison with the J results from detailed elastic-plastic finite element (FE) analysis shows that the proposed method based on the load-COD record provides reliable J estimates even for shallow cracks, whereas the conventional approach based on the load-load line displacement record gives erroneous results for shallow cracks. Thus, the proposed J estimation method could be recommended for testing the circumferential through-wall cracked pipe, particularly with shallow cracks.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.757-764
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• 2014

본 연구에서는 한계하중법을 이용하여 Curved CT 시험편의 J-적분에 미치는 형상변수 영향을 평가하였다. 주요 형상변수인 시험편의 길이와 폭의 비(L/W), 평균곡률반경과 두께의 비($R_m/t$)에 대한 파괴인성시험 후, ASTM 시험법에서 제시한 표준시험편의 J-적분과 한계하중법으로 구한 J-적분을 각각 적용하여 구한 파괴저항곡선을 평가하였다. 또한 배관의 파괴저항곡선을 잘 모사한다고 알려진 휨 광폭평판(CWP) 및 표준시험편의 파괴저항곡선과 비교 고찰하여 최종적으로 Curved CT 시험편의 파괴저항곡선에 대한 유효성을 평가하였다. 본 논문의 결과는 향후 실배관의 정확한 파괴인성을 평가하는 데 있어 Curved CT 시험편의 적용가능성을 평가하는 데에 활용할 수 있다.