• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.624-635
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• 1990

본 연구에서는 마멸과정을 선형파괴역학적 관점에서 해석하여, 탄성체의 표면 에 산재되어 있는 표면균열의 전파거동을 마멸과정규명의 입장에서 살펴보고자 한다. 우선 마멸거동에 관한 파괴역학적 접근방식에 의한 마멸이론의 확립을 위해서, 표면균 열이 내부균열보다 그 전파 가능성이 높다고 한 Keer등의 주장에 착안하여 Hertz 접촉 압력하의 경사진 표면균열의 전파거동을 선형파괴역학적으로 해석하고자 한다. 이론 해석에 있어서는 표면균열을 인상전립의 연속분포로 치환하고, 전립밀도분포함수에 관 한 특이적분방정식을 유도해서 Erdogangupta의 방법을 이용하여 그 해를 구하였다.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.143-150
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• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.100-109
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• 2020

Pipelines subjected to ground movement would be easily exposed to large-scale deformation. Since such deformations may cause the pipeline failure, it is important to ensure the safety of pipelines in various operation conditions. However, crack in weld metal have been considered as one of the main causes that can deteriorate the structural integrity of the pipeline. For this reason, the structural integrity of the pipe containing the crack in the weld should be obtained. In order to assess cracked pipe, J-integral and crack-tip opening displacement(CTOD) have been applied widely as the elastic-plastic fracture mechanics parameters representing crack driving force. In this study, engineering solutions to calculate the J-integral and CTOD of pipes with a circumferential outer surface crack in the weld are proposed. For this purpose, 3-dimensional elastic-plastic finite element(FE) analyses have been performed considering the effect of overmatch and width of weld. The shape of the weld was simplified to I-groove, and axial displacement was employed as for loading condition. Based on FE results, the effects of crack size, material properties and width of weldment on J-integral and CTOD were investigated. Additionally, the J-integral and CTOD for I-groove were compared with those for V-groove to examine the effects of the weld shape, and a proportionality coefficient of J-integral and CTOD was calculated from the results of this paper.

• Advances in materials Research
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• 제3권3호
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• pp.163-174
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• 2014

In this study, fatigue properties and crack growth characteristics of a polycarbonate (PC) were examined during cyclic loading at various mean stress (${\sigma}_{amp}$) and stress amplitude (${\sigma}_{mean}$) conditions. Different S vs. N and da/dN vs. ${\Delta}K$ relations were obtained depending on the loading condition. The higher fatigue strength and the higher resistance of crack growth are seen for the PC samples cyclically loaded at the higher mean stress and lower stress amplitude due to the low crack driving force. Non-linear S - N relationship was detected in the examination of the fatigue properties with changing the mean stress. This is attributed to the different crack growth rate (longer fatigue life): the sample loaded at the high mean stress with lower stress amplitude. Even if the higher stress amplitude, the low fatigue properties are obtained for the sample loaded at the higher mean stress. This was due to the accumulated strain energy to the sample, where severe plastic deformation occurs instead of crack growth (plasticity-induced crack closure). Shear bands and discontinuous crack growth band (DGB) are observed clearly on the fracture surfaces of the sample cyclically loaded at the high stress amplitude, where the lower the ${\sigma}_{mean}$, the narrower the shear band and DGB. On the other hand, final fracture occurred instantly immediately after the short crack growth occurs in the PC sample loaded at the high mean with the low ${\sigma}_{amp}$, i.e., tear fracture, in which the shear bands and DGB are not seen clearly.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권7호
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• pp.1740-1747
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• 2000

Under repeated rolling, initial plastic deformation introduces residual stresses which render the steady cyclic state purely elastic. This is called the process of shakedown. Many studies have been done about the shakedown in semi-infinite half space using calculated Hertizian pressure. In this paper shakedown processes in a shaft are studied by finite element analyses of a two dimensional(plane strain) model with elastic-linear-kinematic-hardening-plastic material subjected to repeated, frictionless rolling contact. Symmetric and non-symmetric pressure distributions are obtained using a simplified model of the bearing-shaft assembly. The rolling contact is simulated by repeatedly translating both pressure distributions along the surface of the shaft. By the influence of the non-symmetric pressure, larger residual radial tensile stress is generated in the immediate subsurface layer, which may make a crack propagate and, the subsurface undergoes a zigzag plastic deformation during the shakedown process, which may lead to a crack initiation.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.9-19
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• 2020

기능성 나노박막을 손상 없이 목표기판으로 옮기는 전사 기술은 나노박막 기반의 차세대 응용 제품 개발을 위한 초석이다. 본 논문에서는 최근 나노박막 전사의 연구 동향을 박막-기판 계면의 박리 원리에 따라 습식 식각 전사, 전기화학적 박리, 기계식 전사 방법 세 가지로 분류하여 간단하게 살펴볼 것이다. 더 나아가, 손쉽고, 기판 재활용이 가능하며, 광범위한 적용 가능성을 가지고 있어 유망 기술로 간주되는 기계식 전사 방법에 대하여 파괴 역학적 관점에 초점을 맞추어 다룰 것이다. 마지막으로, 나노박막의 기계식 전사 방법의 기술 성숙도를 향상시키기 위한 향후 도전 과제와 방향성에 대하여 고찰하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.5-15
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• 2009

기존의 블록식 보강토옹벽의 경우 블록과 보강재 연결을 핀, 커텍터 등으로 연결하므로 전면부에 응력집중이 발생하여 블록의 균열이나 보강재 파단파괴가 발생할 수 있는 단점이 있다. 이에 본 연구는 보강재의 침하를 허용하는 새로운 연결시스템을 개발하여 연구대상지역에 일반형 블록식 보강토옹벽 구간과 보강재 침하형 보강토옹벽 구간으로 나누어 시험시공을 실시하였다. 시공과정 및 이후의 현장계측결과 전면블록에 인접한 부분에서 최대인장력으로부터 구한 인장력비가 일반형 보다 침하형이 전면블록 전면부의 음력집중이 크게 감소하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.857-868
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• 2005

This paper deals with the accumulated damage in concrete structures due to the cyclic freeze-thaw as an environmental load. The cyclic ice body nucleation and growth processes in porous systems are affected by the thermo-physical and mass transport properties, and gradients of temperature and chemical potentials. Furthermore, the diffusivity of deicing chemicals shows significantly higher value under cyclic freeze-thaw conditions. Consequently, the disintegration of concrete structures is aggravated at marine environments, higher altitudes, and northern areas. However, the properties of cyclic freeze-thaw with crack growth and diffusion of chloride ion effects are hard to be identified in tests, and there has been no analytic model for the combined degradations. The main objective is to determine the driving force and evaluate the reduced strength and stiffness by freeze-thaw. For the development of computational model of those coupled deterioration, micro-pore structure characterization, pore pressure based on the thermodynamic equilibrium, time and temperature dependent super-cooling with or without deicing salts, nonlinear-fracture constitutive relation for the evaluation of internal damage, and the effect of entrained air pores (EA) has been modeled numerically. As a result, the amount of ice volume with temperature dependent surface tensions, freezing pressure and resulting deformations, and cycle and temperature dependent pore volume has been calculated and compared with available test results. The developed computational program can be combined with DuCOM, which can calculate the early aged strength, heat of hydration, micro-pore volume, shrinkage, transportation of free water in concrete. Therefore, the developed model can be applied to evaluate those various practical degradation cases as well.

• 한국결정성장학회지
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• 제2권2호
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• pp.77-82
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• 1992

FZ법에 의한 결정성장에 있어서 용융대는 고액 계면의 장력에 의해 유지되고 상.하부의 고체봉 사이에 위치하고 있다. 따라서, 용융대의 표면에서는 온도와 농도 차이에 의해 표면장력의 구배가 발생하고 있는 marangoni 대류의 구동력으로 작용한다. 본 연구에서 정상상태의 결정성장시는 결정의 가장자리 영역에서의 Solute 농도는 결정내부 보다도 높아지게 되고 전위의 분포도 불규칙하여 지며, void나 기포 침투, Secondary phase의 생성 및 미소균열등의 결함 발생 확률이 계면부근에서 높아지는 결과를 알 수 있었다. 이는 고액성장 계면이 marangoni 대류에 의하여 이 영역에서 온도의 국부적인 변동에 의해 불규칙하여 지게 되기 때문이라 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권4호
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• pp.453-469
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• 2021

The cracking at the transverse diaphragm cutout is one of the most severe fatigue failures threatening orthotropic steel decks (OSDs), whose mechanisms and crack treatment techniques have not been fully studied. In this paper, full-scale experiments were first performed to investigate the fatigue performance of polished cutouts involving the effect of an artificial geometrical defect. Following this, comparative experimental testing for defective cutouts strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) was carried out. Numerical finite element analysis was also performed to verify and explain the experimental observations. Results show that the combinative effect of the wheel load and thermal residual stress constitutes the external driving force for the fatigue cracking of the cutout. Initial geometrical defects are confirmed as a critical factor affecting the fatigue cracking. The principal stress 6 mm away from the free edge of the cutout can be adopted as the nominal stress of the cutout during fatigue evaluation, and the fatigue resistance of polished cutouts is higher than Grade A in AASHTO specification. The bonded CFRP system is highly effective in extending the fatigue life of the defective cutouts. The present study provides some new insights into the fatigue evaluation and repair of OSDs.