• 제목/요약/키워드: joint shear behavior

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진동하중 하에서 거친 암석 절리면의 동력 마찰거동 (Dynamic Frictional Behavior of Artificial Rough Rock Joints under Dynamic Loading)

  • 전석원;박병기
    • 터널과지하공간
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    • 제16권2호
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    • pp.166-178
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    • 2006
  • 암반구조물의 대형, 대단면화에 따라 자유면에 노출된 암반블록의 거동특성 평가가 더욱 중요해지고 있으며, 최근 들어 지진이나 발파, 고속철도의 운행에 의한 진동 등으로 야기되는 동적하중의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 동적 하중조건 하에서 암반 절리의 거동특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 거친 절리면의 동적 마찰거동 특성 파악을 위해 인공 인장절리시료를 제작하고 3차원 표면거칠기 측정을 통해 인장절리면의 거칠기 특성을 분석하였으며, 다양한 조건에서 진동대 시험을 수행하였다. 절리면이 맞물린 조건에서 경사시험을 통해 구한 한계 경사각과 진동하중 하에서의 임계가속도로부터 역산한 정적 마찰각을 비교한 결과 동하중 하에서 정적 마찰각이 평균 $2.7^{\circ}$ 정도 낮게 산정되는 경향을 보였다. 엇물린 상태에서 진동하중에 의해 미끄러지는 암석블록의 가속도 및 변위 계측결과를 블록거동 프로그램에 의한 결과와 비교하여 동적 마찰각을 산정하였는데 동적 마찰각 역시 한계 경사각에 비해 평균 $1.8^{\circ}$ 감소하는 결과를 얻었다. 미끄러짐 변위패턴을 4가지로 분류하였으며 이는 절리면의 1차 거칠기와 관련있는 것으로 나타났다. 절리면이 맞물린 상태에서 측정된 한계 경사각과 정적 마찰각은 2차 거칠기를 표현하는 파라미터인 평균 거 각과 상관성을 가지는 것으로 보이나, 엇물린 상태에서 측정된 한계 경사각과 동적 마찰각은 거칠기 파라미터와 특별한 상관성을 파악할 수 없었다. 진동대 시험에 의한 동적, 정적 마찰각은 직접전단시험에 의한 마찰각 결과보다 작게 산정되었다.

Research of Diffusion Bonding of Tungsten/Copper and Their Properties under High Heat Flux

  • Li, Jun;Yang, Jianfeng
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.14-14
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    • 2011
  • W (tungsten)-alloys will be the most promising plasma facing armor materials in highly loaded plasma interactive components of the next step fusion reactors due to its high melting point, high sputtering resistance and low deuterium/tritium retention. The bonding technology of tungsten to Cu alloy was one of the key issues. In this paper, W/CuCrZr diffusion bonding has been performed successfully by inserting pure metal interlay. The joint microstructure, interfacial elements migration and phase composition were analyzed by SEM, EDS, XRD, and the joint shear strength and micro-hardness were investigated. The mock-ups were fabricated successfully with diffusion bonding and the cladding technology respectively, and the high heat flux test and thermal fatigue test were carried out under actively cooling condition. When Ni foil was used for the bonding of tungsten to CuCrZr, two reaction layers, Ni4W and Ni(W) layer, appeared between the tungsten and Ni interlayer with the optimized condition. Even though Ni4W is hard and brittle, and the strength of the joint was oppositely increased (217 MPa) due primarily to extremely small thicknesses (2~3 ${\mu}m$). When Ti foil was selected as the interlayer, the Ti foil diffused quickly with Cu and was transformed into liquid phase at $1,000^{\circ}C$. Almost all of the liquid was extruded out of the interface zone under bonding pressure, and an extremely thin residual layer (1~2 ${\mu}m$) of the liquid phase was retained between the tungsten and CuCrZr, which shear strength exceeded 160 MPa. When Ni/Ti/Ni multiple interlayers were used for bonding of tungsten to CuCrZr, a large number of intermetallic compound ($Ni_4W/NiTi_2/NiTi/Ni_3T$) were formed for the interdiffusion among W, Ni and Ti. Therefore, the shear strength of the joint was low and just about 85 MPa. The residual stresses in the clad samples with flat, arc, rectangle and trapezoid interface were estimated by Finite Element Analysis. The simulation results show that the flat clad sample was subjected maximum residual stress at the edge of the interface, which could be cracked at the edge and propagated along the interface. As for the rectangle and trapezoid interface, the residual stresses of the interface were lower than that of the flat interface, and the interface of the arc clad sample have lowest residual stress and all of the residual stress with arc interface were divided into different grooved zones, so the probabilities of cracking and propagation were lower than other interfaces. The residual stresses of the mock-ups under high heat flux of 10 $MW/m^2$ were estimated by Finite Element Analysis. The tungsten of the flat interfaces was subjected to tensile stresses (positive $S_x$), and the CuCrZr was subjected to compressive stresses (negative $S_x$). If the interface have a little microcrack, the tungsten of joint was more liable to propagate than the CuCrZr due to the brittle of the tungsten. However, when the flat interface was substituted by arc interfaces, the periodical residual stresses in the joining region were either released or formed a stress field prohibiting the growth or nucleation of the interfacial cracks. Thermal fatigue tests were performed on the mock-ups of flat and arc interface under the heat flux of 10 $MW/m^2$ with the cooling water velocity of 10 m/s. After thermal cycle experiments, a large number of microcracks appeared at the tungsten substrate due to large radial tensile stress on the flat mock-up. The defects would largely affect the heat transfer capability and the structure reliability of the mock-up. As for the arc mock-up, even though some microcracks were found at the interface of the regions, all microcracks with arc interface were divided into different arc-grooved zones, so the propagation of microcracks is difficult.

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반복 하중을 받는 비내진 저층 RC 구조물의 외부 기둥-보 접합부의 거동 (Behavior of Non-seismic Detailed Low-Rise R/C Exterior Beam-to-Column Joints Subjected to Cyclic Loading)

  • 서만식;장준호;김영문
    • 콘크리트학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.109-118
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    • 1999
  • 국내에서는 1988년부터 내진 규준이 시행되었으며, 따라서 그 이전에 지어진 저층 철근콘크리트 건물들은 내진 규준이 적용되지 않고 단지 축하중만을 고려하여 설계되었다. 그러므로 약한 지진이 발생하여도 이러한 건물들은 심한 피해를 입을 수 있다. 본 논문에서는, 내진 규준이 시행되기 이전에 지어진 비내진 저층 철근콘크리트 모멘트 저항 골조의 지진 발생시 거동과 피해를 알아보기 위하여, 실제 존재하는 비내진 건물 중 3층 철근콘크리트 라멘조 공공청사 건물의 외부 적합부를 교차보가 있는 것과 없는 것의 2종류를 1/2의 실물크기로 제작하고, 횡방향 변위 제어로 반복하중을 가하여 실험을 수행하였다. 비내진 접합부의 가장 큰 특징은 적합부내의 횡보강근이 없다는 것이다. 실험을 통하여 균열의 형태, 강도${\cdot}$강성의 저하, 에너지 소산 그리고 기둥과 보 부재의 철근 미끄러짐을 조사하였다. 국내에서 규정하고 있는 최대지반가속도인 0.12g크기의 횡방향 하중을 가력하였을 경우에는 균열이 발생하지 않았으나, 횡방향 하중을 0.12g이상으로 증가할수록 교차보가 없는 외부접합부에서 전단균열이 발생하였다.

3DEC을 이용한 무등산국립공원 입석대 주상절리대의 안정성 평가 (Evaluation of the Stability of Ipseok-dae Columnar Joints in Mudeungsan National Park Using 3DEC)

  • 노정두;강성승
    • 지질공학
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    • 제32권3호
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    • pp.351-361
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    • 2022
  • 본 연구에서는 무등산국립공원 입석대 주상절리대의 거동을 예측하고 안정성을 파악하기 위하여 수치해석을 실시하였다. 수치해석은 불연속체 해석이 가능한 개별요소법 기반인 3DEC을 사용하였다. 수치해석 시 사용한 지반 물성의 결과 평균 밀도는 2.68 kN/m3 평균 수직강성은 3.15 GPa/m, 평균 전단강성은 1.00 GPa/m, 평균 점착력은 0.51 MPa, 평균 마찰각은 33°으로 나타났다. 입석대 주상절리대 전망대와 등산로 사이 15개의 입석대 주상절리대에 대하여 현장조사 결과를 바탕으로 모델링을 실시하였다. 수치해석 시 주상절리 윗면과 밑면의 모서리의 변위를 분석하여 각 주상절리의 거동을 분석하였고, 최대 변위는 6번 주상절리에서 약 0.67 mm로 가장 크게 나타났고, 최소 변위는 11번 주상절리에서 0.21 mm로 가장 크게 나타났다. 수치해석 결과 최소변위가 가장 크게 발생한 11번 주상절리 내부의 분리면 5개 거동을 분석한 결과 2층에서 가장 큰 변위가 발생하였고, 그 다음으로 5층, 4층, 1층, 그리고 3층 순으로 나타났다. 이를 통해 입석대 주상절리 15개에서 발생한 변위의 총량을 고려하면 안정한 것으로 판단된다. 하지만 무등산국립공원의 문화적, 역사적 가치를 고려해볼 때 사면전체 안정성 뿐만 아니라 입석대 주상절리 개별 블록에 대한 모니터링도 실시하여 현재의 안정성을 유지해야할 것으로 사료된다.

곡률을 갖는 셀프-피어싱 리벳 접합시편의 피로수명 평가 (Assessment of Fatigue Life on Curved Self-Piercing Rivet Joint Specimen)

  • 김민건;조석수;김동열
    • 한국생산제조학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.71-79
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    • 2010
  • One of methods that accomplish fuel-efficient vehicle is to reduce the overall vehicle weight by using aluminum structure typically for cross members, rails and panels in body and chassis. For aluminum structures, the use of Self Piercing Rivet(SPR) is a relatively new joining technique in automotive manufacture. To predict SPR fatigue life, fatigue behavior of SPR connections needs to be investigated experimentally and numerically. Tests and simulations on lap-shear specimen with various material combinations are performed to obtain the joining strength and the fatigue life of SPR connections. A Finite element model of the SPR specimen is developed by using a FEMFAT SPR pre-processor. The fatigue lives of SPR specimens with the curvature are predicted using a FEMFAT 4.4e based on the liner finite element analysis.

휨전단 거동을 보이는 원형 RC교각의 내진성능평가 (Seismic Performance of Flexural-Shear Circular Reinforced Concrete Bridge Piers)

  • 송호진;정영수;김용곤;김훈;김대호
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.823-828
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    • 2002
  • Lap splice in plastic hinge region of RC bridge piers is inevitable because of the constructional joint between footing and column. RC circular columns with lap-splice in plastic hinge region are widely used in Korean highway bridges. It is, however, believed that there we not many experimental research works for nonlinear behavior of these columns subjected to earthquake motions. This study has been peformed to verify the effect of lap splice and confinement steel ratio for the seismic behaviour of reinforced concrete bridge piers. Quasi-static test have been done to investigate the physical seismic performance of RC bridge piers, such as displacement ductility.

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연속교 프리캐스트 바닥판의 교축방향 프리스트레스 설계 (Design of Longitudinal Prestress of Precast Decks in Continuous Bridges)

  • 심창수;김현호;하태열;전승민
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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    • pp.406-409
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    • 2006
  • Serviceability resign is required to control the cracking at the joint of precast decks having longitudinal prestress in continuous composite bridges. Especially, details of twin girder bridges are complex not only due to main reinforcements and transverse prestress for the resign of long-span concrete slabs but also due to shear pockets for obtaining the composite action. This paper suggests the design guidelines for the magnitude of the effective prestress and for the selection of filling materials and their requirements in order to use precast decks for twin-girder continuous composite bridges. The necessary initial prestress was also evaluated through the long-term behavior analysis. From the analysis, existing design examples were revised and their effectiveness was estimated. When a filling material having bonding strength higher than the requirement is used in the region of high negative moment, uniform configuration of longitudinal prestressing steels along the whole span length of continuous composite bridges can be achieved resulting in simplification of details and enhancement of the construction costs.

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철근콘크리트 프리캐스트 대형판 접합부의 설계 및 해석 (Design and Analysis on The Connections of RC Precast Large Panel)

  • 박강근
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제6권2호
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    • pp.85-92
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    • 2006
  • 본 연구에서는 철근콘크리트 프리캐스트 대형판의 접합부 설계방법 및 해석방법에 대해서 연구를 수행하였다. 접합부의 설계방법은 수평접합부와 수직접합부의 구조적 거동에 대한 안정성 및 일체성을 확보하기 위한 설계법을 제시하였고, 접합부의 해석은 강체스프링 모델에 의한 탄소성해석을 수행 하였다.

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고리후프형 띠근을 기진 RCS구조 접합부의 거동에 관한 실험적 연구 (Experimental study on RCS Beam Column Joints With Hooked Cross ties)

  • 박상균;손민성;오정근;오경환;문정호;이리형
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.625-628
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    • 2000
  • Recently, composite structural systems have been developed actively due to its structural advantages of combining different materials. The objective of this paper is to investigate the structural behavior of composite connection which consist of steel beams and reinforced concrete columns (RCS). Five 2/3 scale joint specimens with variables mainly consist of shear resisting details, were tested under reversal loads. The results showed that RCS beam-column joints maintain ductility, strength compared to other RCS joints and exhibited excellent energy dissipating capacity when subjected to inelastic deformations under reversal load.

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주상복합구조에서 전이보와 내부기둥 접합부의 반복횡하중 실험 (Cyclic Loading Test of Interior Deep-Beam Lower-Column Joint in Upper-shear Wall Lower-Frame Structure)

  • 이한선;김상연;고동우;권기혁;최성모
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.446-451
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    • 2000
  • In case of strong earthquake, upper-sheat wall lowe-frame structures show the weak-story failure at lower part. Where we should guarantee sufficient strength, energy dissipation capacity and ductility. In this study, a typical structure was selected for a prototype and four 1:2.5 scaled models, representing the subassemblages including the interior column and the deep beam, were constructed. Experimental parameters include transverse reinforcement ratio and axial force. The non- linear behavior of the subassemblages subjected to the cyclic lateral displac-ement were evaluated through investigation of the ultimate strength, ductility, load-deformation characteristics. From the results of the tests on 4 specimens, it is concluded that the strength increased as the axial force increased and the ductility increased as the transverse reinforcement ratio increased.

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