• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.385-390
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• 2005

A specimen with residual stress due to welding was analyzed by three-dimensional cohesive zone model. The residual stress distribution was calculated by simulating welding process, and cohesive elements were located along crack propagation planes. Crack growth is possible since two planes of the cohesive element are separated beyond a maximum load carrying capacity. Stress fields around a crack tip are compared for specimens with and without residual stresses. Load-displacement curves and crack growth behaviors are also examined.

• Multiscale and Multiphysics Mechanics
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• 제1권1호
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• pp.35-51
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• 2016

In this paper, a mixed-mode cohesive law for an interface crack between epoxy and TR (transparent thermoplastic) resin is inversely estimated by the field projection method using numerical solutions and experimentally measured displacements. Displacements in a region far away from the crack tip are measured by digital image correlation technique. An inverse analysis, the field projection method formulated from the interaction J- and M-integrals with numerical auxiliary fields, is carried out to estimate a mixed-mode cohesive law for an interface crack between dissimilar materials. In the present approach, nonlinear deformations and damage near the crack tip are converted into the relationships of tractions and separations on crack surfaces behind the crack tip. The phase angle of mixed-mode singularities of the interface crack is also obtained from measured displacements in this study.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.121-125
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• 2018

본 연구에서는 굴곡 계면을 따른 균열 진전을 응집 요소를 사용하여 유한요소 해석을 수행하였고 균열 선단에서 복합 모드 하중을 고려하기 위하여 BK 법칙을 적용하였다. 정현파 굴곡 계면을 갖는 이중 외팔보에 하중을 부여하고 복합 모드 응집 법칙에서 응집 강도와 응집 에너지에 따른 하중-변위 선도의 변화를 알아보았다. 응집 강도가 커지면 응집 영역 크기가 상대적으로 작아지고 균열 진전에 따른 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여 주었으며 인장과 전단 응집에너지 비율에 따라 하중의 증가와 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여주었다. 또한 굴곡 계면의 형상에 따른 균열 진전 거동의 영향을 분석하였는데 균열의 형상비가 커지면 균열 진전을 위한 더 큰 균열 분리 에너지가 요구되는 것을 보여 주었다. 굴곡 계면의 형상과 응집 법칙을 변화시켜 파괴 인성을 크게 향상시킬 수 있으며 균열 진전 거동을 변화시킬 수 있게 된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.401-407
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• 2014

본 논문에서는 3점 굽힘과 이중 외팔보 문제에 대하여 응집 요소를 사용한 유한요소 균열 진전해석을 수행하고 응집 법칙의 영향을 알아보았다. 응집 요소는 ABAQUS/Standard의 사용자 서브루틴(UEL)으로 구현하였으며 응집 법칙은 다항식 형태의 응집 트랙션-열림 변위의 관계식을 사용하였고 응집 법칙의 형상에 대한 영향을 알아 보기 위하여 다항식의 계수를 변화시켰다. 동일한 파손 에너지와 응집 강도를 갖지만 다른 형상의 응집 법칙에 대한 해석을 수행하고 변위-반력 곡선을 비교하여 균열 진전 거동의 변화를 알아보았다. 또한 요소 크기에 따른 균열 진전 해석 결과의 영향을 논의하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.519-525
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• 2009

본 연구에서는 복합재료 적층판에서 균열 생성 및 전파로 이루어지는 계면박리 현상을 모사하기 위하여 응집영역모델을 사용하였다. 응집영역모델을 고려한 유한요소해석을 수행하기 위하여 응집요소를 수식화하였으며, 상용유한요소 프로그램인 Abaqus의 사용자 정의 서브루틴 UEL로 구현하였다. 제안된 응집요소의 타당성과 유효성을 평가하기 위하여 복합재료 적층판의 이중외팔보(double cantilever beam) 시험과 ENF(end notched flexure) 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하였다. 해석 결과는 거시적인 하중-변위 곡선을 비교적 잘 예측하였다. 또한 응집요소를 이용한 유한요소해석시 탄성계수와 응집요소의 크기가 구조물의 하중-변위 곡선에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 균열 전파 경로의 격자 의존성을 최소화하고 하중-변위 곡선에 나타나는 지그-재그 현상을 제거하기 위하여 균열 선단에서 충분히 작은 응집요소가 사용되어야 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.911-918
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• 2014

본 논문에서는 응집영역 모델링 방법에 의한 균열전파 해석에서 발생하는 연성추가문제의 효과적인 해결방법으로 사용자 부프로그램 UMPC를 이용한 응집요소의 선택적 활성화 기법을 연구 하였다. 먼저 균열의 발생 및 전파가 예상되는 지역의 일반요소들 사이에 응집요소를 삽입하고 응집요소를 구성하는 절점에 다중점 구속조건을 적용함으로써 응집 요소를 비활성화 시킨 상태로 해석을 시작한 후, 해석 도중에 특정 조건을 만족하는 절점들에 대해서만 다중점 구속조건을 해제하여 응집요소를 선택적으로 활성화하는 전략을 사용하였다. 응집요소의 초기강성 및 다중점 구속조건 해제 지표가 균열전파 거동 및 계산시간에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다.

• Advances in concrete construction
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• 제2권3호
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• pp.229-247
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• 2014

A numerical study of the influence of shear-span/depth ratio on the cohesive crack fracture parameters and double - K fracture parameters of concrete is carried out in this paper. For the study the standard bending specimen geometry loaded with four point bending test is used. For four point loading, the shear - span/depth ratio is varied as 0.4, 1 and 1.75 and the ao/D ratio is varied from 0.2, 0.3 and 0.4 for laboratory specimens having size range from 100 - 500 mm. The input parameters for determining the double - K fracture parameters are taken from the developed fictitious crack model. It is found that the cohesive crack fracture parameters are independent of shear-span/depth ratio. Further, the unstable fracture toughness of double-K fracture model is independent of shear-span/depth ratio whereas, the initial cracking toughness of the material is dependent on the shear-span/depth ratio.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1453-1463
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• 2013

본 연구에서는 유한요소해석과 압입시험으로 압입자 형상이 압입균열특성에 미치는 영향을 조사했다. 본 논문에서는 Lee 등(2012)이 제시한 cohesive zone 모델특성 및 균열생성, 진전을 위한 해석조건에 기초해 다양한 균열해석을 수행했다. 우선, 사각뿔 및 삼각뿔 압입균열 시험과 해석을 비교해 해석모델의 유효성을 검증했다. 아울러 비대칭 압입자에 의한 압입시, 압입하부에서 비대칭 균열의 발생여부를 해석적으로 관찰했다. 최종적으로 압입발생 균열수와 균열길이 관계를 조사했다. 균열수와 균열길이 관계 및 동일 압입자형상(압입자 모서리수)에서 압입자각에 따른 균열길이 변화를 이용하면, 특정 압입자 형태의 압입시험에서 얻은 균열길이 만으로 다양한 압입자 형태의 균열길이를 예측할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권6호
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• pp.552-559
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• 2009

The effect of porosity on the crack propagation is studied by using the cohesive zone model. Standard mode I fracture test were done by using compact tension specimens with various porosities. Load-load line displacement curves and ${\delta}_5$-crack resistance curves for various porosities were obtained from experiments. The cohesive zone model proposed by Xu and Needleman was employed to describe the crack propagation in porous media, and the Gurson model is used for constitutive relation of porous materials. These models were implemented into user subroutines of a finite element program ABAQUS. The fracture mode changes from ductile fracture to brittle fracture as the porosity increases. Numerical calculations agree well with experimental results.

• Computers and Concrete
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• 제5권4호
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• pp.389-400
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• 2008

In this work we simulate explicitly the dynamic fracture propagation in reinforced concrete beams. In particular, adopting cohesive theories of fracture with the direct simulation of fracture and fragmentation, we represent the concrete matrix, the steel re-bars and the interface between the two materials explicitly. Therefore the crack nucleation within the concrete matrix, through and along the re-bars, the deterioration of the concrete-steel interface are modeled explicitly. The numerical simulations are validated against experiments of three-point-bend beams loaded dynamically under various strain rates. By extracting the crack-tip positions and the crack mouth opening displacement history, a two-stage crack propagation, marked by the attainment of the peak load, is observed. The first stage corresponds to the stable crack advance, the second one, the unstable collapse of the beam.