• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제9권4호
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• pp.475-486
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• 2015

Mode II fracture toughness ($K_{IIc}$) of fiber reinforced concrete (FRC) has been widely investigated under various patterns of test specimen geometries. Most of these studies were focused on single type fiber reinforced concrete. There is a lack in such studies for hybrid fiber reinforced concrete. In the current study, an experimental investigation of evaluating mode II fracture toughness ($K_{IIc}$) of hybrid fiber embedded in high strength concrete matrix has been reported. Three different types of fibers; namely steel (S), glass (G), and polypropylene (PP) fibers were mixed together in four hybridization patterns (S/G), (S/PP), (G/PP), (S/G/PP) with constant cumulative volume fraction ($V_f$) of 1.5 %. The concrete matrix properties were kept the same for all hybrid FRC patterns. In an attempt to estimate a fairly accepted value of fracture toughness $K_{IIc}$, four testing geometries and loading types are employed in this investigation. Three different ratios of notch depth to specimen width (a/w) 0.3, 0.4, and 0.5 were implemented in this study. Mode II fracture toughness of concrete $K_{IIc}$ was found to decrease with the increment of a/w ratio for all concretes and test geometries. Mode II fracture toughness $K_{IIc}$ was sensitive to the hybridization patterns of fiber. The (S/PP) hybridization pattern showed higher values than all other patterns, while the (S/G/PP) showed insignificant enhancement on mode II fracture toughness ($K_{IIc}$). The four point shear test set up reflected the lowest values of mode II fracture toughness $K_{IIc}$ of concrete. The non damage defect concept proved that, double edge notch prism test setup is the most reliable test to measure pure mode II of concrete.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.25-36
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• 2020

동토의 세립분 함유량에 따른 파괴특성을 파악하기 위해 -10℃의 온도에서 다양한 세립분 함유량과 초기 노치(notch)의 위치를 조정한 직사각형 공시체를 제작하여 Three-point bending 시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 동토의 mode I 파괴인성(fracture toughness)을 산정하였으며, 하중-변형 곡선의 최대점까지의 fracture energy를 산정하여 동토의 mixed-mode(mode I + II) 파괴특성을 파악하였다. 시험결과, 최대하중 및 mode I 파괴인성은 세립분 함유량 10%까지 증가하다가 15%에서 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 노치의 위치가 공시체 중심에서 멀어질수록 mode II 하중의 증가로 인해 균열이 진행하는데 필요한 fracture enenrgy가 증가하는 것으로 나타났으며, 세립분 함유량이 증가할수록 mode II 하중의 증가비율 또한 증가하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제13권1호
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• pp.64-75
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• 2003

본 연구에서는 2001년 Bakers와 Stephansson이 제안한 Punch Through Shear Test를 소개한다. 본 연구의 목적은 대전화강암을 사용하여 이 시험법이 암석의 전단 모드 파괴 인성 측정법으로서의 적합성을 알아보는 것이다. 또한, 전단모드 파괴인성을 구하기 위한 최적의 시료형상을 결정하고 전단모드 파괴인성과 봉압과의 관계를 규명하였다. 시험결과, 인장 파괴에서와 같이 거친 파괴면이 형성되지 않고 전단을 받았음을 알 수 있는 부드러운 파괴면이 관찰되었다. 시료형상에 대한 연속체 해석과 입자유동 해석 그리고 균열전파 시뮬레이션을 수행한 결과 시료내부에서 일어나는 균열의 발생은 주로 전단모드이고 이러한 전단균열들로 인해 시료의 파괴가 발생함을 입증할 수 있었으며, 결과적으로 Punch Through Shear Test는 암석의 전단모드 파괴인성 측정법으로서 적합함을 입증할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권4호
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• pp.1263-1274
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• 1996

In this paper, as elastic-plastic fracture toughness test under mixed mode loading was proposed using a single edge-cracked specimen subjected to bending moment(M), shearing force(F), and twisting moment(T). The J-integral of a crack in the specimen is expressed in the form J=$J_I$+ $J_II$$J_III$, where $J_I$, $J_II$ and $J_III$ are the components of mode I, mode II and mode III deformation, respectively. $J_I$, $J_II$ and $J_III$ can be estimated from M-$\theta$ ($\theta$;crack opening angle), F-U(U; crack shear displacement) and T-$\alpha$ ($\alpha$;crack twisting angle). In order to obtain the the M<-TEX>$\theta$, F-U and T-$\alpha$ diagram inreal time, a new deformaiton gage for mixed mode loading was proposed using the optical position sensing device(PSD). The elastic-plastic fracture toughness test was carried out with an aluminum alloy. The loading apparatus was designed and manufactured for this experiment. For the loading condition of the crack initatio in the mixed mode, the MMT -3(mode I+ mode II+ mode III) has the lowest values out of the all specimens. This implies that MMT-3 is possible of the crackinitation at lower load, if the specimen acts on together with the torque under the same loading condition. An elastic-plastic fracture toughness test using the PSD brings a successful experimentation in measuring the crack deformation(mode I+ mode II+ mode III).

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제45권1호
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• pp.19-32
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• 2013

Cracking at low temperatures is one of the frequently observed modes of failure in asphalt concretes. In this investigation, fracture tests were performed on cracked asphalt concrete subjected to pure mode I and pure mode II loading at different subzero temperatures. An improved semi-circular bend (SCB) specimen containing a vertical crack was used to conduct the experiments. The SCB specimens produced from the gyratory compacted cylindrical samples were compressively loaded, and critical stress intensity factors, $K_{If}$ and $K_{IIf}$, were then calculated using peak loads obtained from the tests. The experimental results showed that with decreasing the temperature, mode I and mode II critical stress intensity factors increased first but below a certain temperature they both decreased. It was also found that at a fixed temperature, the mode II fracture resistance of the asphalt concrete was higher than its mode I fracture resistance.

• 한국철도학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.195-201
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• 2005

Mode II interlaminar fracture behaviors of carbon fabric/epoxy composites, which are applicable to tilting train carbodies, was investigated by the ENF (End notched flexure) test. The specimens were made of CF3327 plain woven fabric with epoxy and a starter delamination at one end was made by inserting Teflon film with the thickness of 12.5$mu$m or 25.0$mu$m. The equation for mode II interlaminar fracture toughness was suggested based on the effective crack length from the compliance of load-displacement curve. Mode II interlaminar fracture toughness was evaluated for several types of the specimens. Also crack propagating behaviors and fracture surfaces were examined through an optical travelling scope and a scanning electron microscope.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권11호
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• pp.1829-1834
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• 2001

The aim of this study is to investigate the ductile fracture behavior under mixed mode (I/II) loading using SA533B pressure vessel steel. Anti-symmetric 4-point (AS4P) bonding tests were performed to obtain the J-R curves under two different mixed mode (I/II) loadings. In addition, the fractographic examination of fracture surfaces was carried out to compare with those of pure Mode I and Mode II. In conclusions, the J-R curves under Mixed Mode (I/II) loading were located between those of Mode I and Mode II loadings. When the mixture ratio of mixed mode (I/II) loading was high, the J-R currie of mixed mode (I/II) loading approached that of pure mode I loading after some amount of crack propagation. In contrast with the above fact, if the mixture ratio was low, the J-R curve looked after that of pure mode II loading. The fractographic evidences such as the shape of dimples under different loading conditions supported these conclusions.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.198-207
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• 1986

본 연구에서는 Fig.1과 같이 시편 부위에 균일응력분포가 작용하도록 M.Arcan 등에 의해 제시된 비대칭형상의 시편고정물에 층간균열을 가진 시편을 부착한 다음 하중각도를 바꾸어가며 모우드 II뿐 아니라 혼합모우드 및 모우드 I까지도 실험 할 수 있는 실험장치를 사용하여 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕이고 초기균열길이비가 0.4, 0.5, 0.6인 시편의 모우드I, 혼합모우드 및 모우드II 층간파괴인 성치들을 실험 적으로 구해 혼합모우드 파괴결정조건식들에 적용시켜 보았다. 또한 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕, 〔0/30〕, 〔0/45〕및 〔0/60〕인 경우의 층간파괴인성치와 이때 의 파괴현상에 대해 관찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.547-557
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• 2013

전단응력에 의한 전단강도 및 모드 II 파괴인성은 이산화탄소 지중저장에서의 덮개암 및 주입층의 안정성 평가에 활용되는 중요한 인자들이다. 본 연구에서는 짧은 보 압축시험을 이용하여 코코니노 사암의 전단강도 및 모드 II 파괴인성을 측정하였다. 측정된 평균 전단강도는 23.53 MPa이며, 모드 II 파괴인성은 1.58 MPa${\surd}$m이다. 응력확대계수(stress intensity factor)는 변위외삽법(displacement extrapolation method)을 이용한 유한요소법으로 결정하였다. 또한 이축응력(biaxial stress)과 수분포화(water saturation)가 모드 II 파괴인성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 이축응력이 증가할수록 파괴인성도 증가하였고, 완전포화된 시험편의 파괴인성은 건조상태의 파괴인성보다 대략 11.4% 감소하였다.