• 한국정밀공학회지
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• 제13권7호
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• pp.148-157
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• 1996

This paper deals with the applicability of linear elastic fracture mechanics under centrifugal force. Stress intensity factors K are calculated as a function of the inclination crack of length 2a, the position at different angular velocities 1200rpm, 2400rpm and at different values of the inclination crack angle .phi. ( .phi. = 0 .deg. , 15 .deg. , 30 .deg. , 45 .deg. , 60 .deg. , 75 .deg. , 90 .deg. ) and are measured in models of rotation disks using a boundary element method. Especially, stress intensity factors $K_{l}$ and $K_{ll}$ obtained separately from the crack tip of the mixed mode, were used to further investigate the influence of $K_{l}$ and $K_{ll}$ on fracture in rotating disks. With the increase in the speed of rotation, the effect of K/ sub l/became larger where as that of $K_{ll}$ became small. For the increase in the inclination crack angle .phi. , a decrease in $K_{l}$ and an increase in $K_{ll}$ were observed.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권6호
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• pp.1087-1107
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• 2016

A method of damage detection based on the moving harmonic excitation and continuous wavelet transforms is presented. The applied excitation is used as a moving actuator and its frequency and speed parameters can be adjusted for an amplified response. The continuous wavelet transforms, CWT, is used for cracks detection based on the resulting amplified signal. It is demonstrated that this identification procedure is largely better than the classical ones based on eigenfrequencies or on the eigenmodes wavelet transformed. For vibration responses, free and forced vibration analyses of multi-cracked beams are investigated based on both analytical and numerical methodological approaches. Cracks are modeled through rotational springs whose compliances are evaluated using linear elastic fracture mechanics. Based on the obtained forced responses, multi-cracks positions are accurately identified and the CWT identification can be highly improved by adjusting the frequency and the speed excitation parameters.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권3호
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• pp.353-361
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• 2022

Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) has been developed by applying stress analysis to determine the stress intensity factor (SIF, K). The finite element method (FEM) is widely used as a standard tool for evaluating the SIF for various crack configurations. The prediction accuracy can be achieved by applying an adaptive Delaunay triangulation combined with a FEM. The solution can be solved using either direct or iterative solvers. This work adopts the element-by-element preconditioned conjugate gradient (EBE-PCG) iterative solver into an adaptive FEM to solve the solution to heal problem size constraints that exist when direct solution techniques are applied. It can avoid the formation of a global stiffness matrix of a finite element model. Several numerical experiments reveal that the present method is simple, fast, and efficient compared to conventional sparse direct solvers. The optimum convergence criterion for two-dimensional LEFM analysis is studied. In this paper, four sample problems of a two-edge cracked plate, a center cracked plate, a single-edge cracked plate, and a compact tension specimen is used to evaluate the accuracy of the prediction of the SIF values. Finally, the efficiency of the present iterative solver is summarized by comparing the computational time for all cases.

• Computers and Concrete
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• 제5권2호
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• pp.117-134
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• 2008

An experimental and numerical research was conducted to gain a deeper insight on the structural behaviour of deep-beams with indirect supports and to assess the size effects in the ultimate state behaviour. The experimental campaign focused on the influence of the reinforcement tie distribution height on the compression check of the support region and on the benefits of using unbonded prestressing steel. Three reduced scale specimens were tested and used to validate the results obtained with a nonlinear finite element model. As a good agreement could be found between the numerical and the experimental results, the numerical model was then further used to perform simulations in large scale deep-beams, with dimensions similar to the ones to be adopted in a practical case. Two sources of size effects were identified from the simulation results. Both sources are related to the concrete quasi-brittle behaviour and are responsible for increasing failure brittleness with increasing structural size. While in the laboratory models failure occurred both in the experimental tests as well as in the numerical simulations after reinforcement yielding, the numerically analysed large scale models exhibited shear failures with reinforcement still operating in the elastic range.

• 콘크리트학회지
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• 제9권3호
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• pp.127-135
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• 1997

본 연구에서는 콘크리트의 피로균열 성장거동을 구명하기 위하여 쐐기쪼갬실험( WST)을 수행하였다. 연구의 주안점인 피로균열 성장거동의 주요영향인자는 콘크리트의 강도로서 28,60,118 MPa 등 3가지의 강도를 변수로 택하였다. 한편, 응력비를 6,13%의 2가지로 변화시켜 그 영향을 관찰하였다. 소정의 응력비을 주기 위하여 최고피로하중수준을 75~85%, 최저응력수준을 5~10%로 각각 유지하였다. 피로실험전에 균열개구변위( CMOD)컴플라이언스 보정 실험을 수행한 후, 그 결과인 균열길이와 컴플라이언스의 관계를 피로실험 중에 균열길이를 예측하는데에 이용하였다. 또한 CMOD컴플라이언스 보정법의 타당성을 검증하기 위하여 선형탄성 파괴역학( LEFM) 및 염색법에 의하여 예측된 균열길이와 비교하였다. 실험결과에 의하여 선형탄성 파괴역학에 근거한 피로균열 성장속도 모델(da/dN- K1 관계)을 제시하였고 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 피로균열의 성장속도가 빨라지는 것으로 평가되었다. 또한 응력비가 피로균열 성장속도에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 강도가 증가함에 따라 그 정도가 감소하는 경향을 보였다. LEFM 과 염색법 의하여 예측된 균열길이와 비교하여 본 결과 CMOD컴플라이언스 보정법이 쐐기쪼갬실험(WST)에 적용될 수 있음이 검증되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.16-24
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• 2009

선형탄성파괴역학을 적용하여 균열이 발생한 변동하중하의 철도차량 대차틀에 대한 균열성장속도를 예측하였다. 이를 위하여 철도차량 대차틀의 균열발생사례를 분석하여 취약부위를 파악하였으며, 영업노선에서의 실동하중 측정과 구조해석을 통한 정하중 계산으로 대차틀 취약부에서 운행 중 받는 총 하중이력을 생성하였다. 총 하중이력에서 균열닫힘을 고려한 유효하중이력을 계산하였으며, 취약부 3곳에서 균열성장속도를 예측하고 일본에서 측정한 균열진전 사례와 비교하였다. 해석결과 초기길이 40mm의 균열이 급속한 균열성장을 일으키기까지는 약 50만km의 주행거리가 필요하며 이는 약 3.8년의 운행기간에 해당하므로 도시철도의 유지보수기간을 고려하면 임계균열로 도달하기 전에 충분히 감지할 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.167-175
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• 2014

가동중검사 동안 가압중수로 압력관에서 탐지된 베어링 패드 프레팅 결함, 이물질 프레팅 결함 등 체적결함에 대해서는 CSA N285.8-05 에 따라 탄성 응력집중계수 수식을 이용하여 피로균열 및 수소지연균열이 개시되는 것을 평가하여야 한다. CSA N285.8-05 에는 이물질 프레팅 결함에 대해서는 선형파괴역학 기반한 개략적인 수식만이 제시된다. 본 연구에서는 이러한 이물질 프레팅 결함에 대해 2 차원 유한요소 해석과 일부 수정된 Kinectrics 사의 공학적 절차를 통해 이물질 프레팅 결함의 기하학적 특성이 좀더 상세히 고려된 탄성 응력집중계수 수식을 도출하였다. 도출된 수식을 적용한 결과와 3 차원 유한요소 해석 결과를 비교한 결과, 도출된 수식은 유한요소 해석과 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.26-32
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• 2015

본 연구에서는 파괴인성에 대하여 입자강화 복합재 추진제의 균열저항 특성을 분석하기 위하여 평가되었다. $50^{\circ}C$에서 $-60^{\circ}C$까지 온도 범위에서 WST 시험편을 이용하여 파괴인성시험이 수행되었다. 파괴인성에 대한 평가방법은 선형탄성파괴역학에 기초한 ASTM E399를 이용하여 산출하였다. 추진제의 분열하중과 응력확대계수는 온도가 내려감에 따라 증가하고 있다. 또한 디지털 이미지 상관법을 이용하여 가시화된 변형률장은 온도가 $50^{\circ}C$에서 $-40^{\circ}C$로 내려갈수록 증가하나, $-60^{\circ}C$에서 변형률장은 취성거동으로 인해 크게 감소한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권2호
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• pp.96-105
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• 1995

본 연구에서는 종래의 미소피로균열 성장속도 해석방법에 대한 수정안을 제시하고 수정 후의 방 법에 의해서 계산한 값들과 S4SC 탄소강에 대한 Nisitani와 Goto의 실험결과를 비교하여 계산한 값과 실험데이터 사이에 양호한 일치가 있음을 보였다. 이미 제시된 피로균열성장속도 식에는 하한계수준과 피로한도를 연관시키는 재료상수와 탄소성 거동에 대한 수정 및 균열닫힘효과를 나타내는 방법이 포함되어 있다. 본 연구에서 행한 수정중의 하나는 기하학적인 상수대신에 퍼만(Forman)의 탄성응력 강도계수 범위식을 이용하는 것이고, 다른 하나는 균열이 성장함에 따라 편심형단면으로 되면서 모멘트에 기인해 발생되는 굽힘효과를 고려하는 것이다. 이 방 법을 수명예측에 사용하면 용접구조물은 물론 기계구조물의 보다 정확한 수명예측이 가능할 것 이다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권2호
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• pp.177-186
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• 1999

본 연구의 목적은 탄소섬유쉬트로 보강된 시험체의 주요 파괴모드인 계면모드인 계면박리 모드에 의한 부재의 파괴를 규명하는 것이다. 탄소섬유쉬트로 보강된 손상된 보시험체의 계면박리 모드를 해석하기 위하여 선형탄성 파괴역학(LEFM)의 컴플라이언스법과 유한요소법을 사용하여 계면파괴 역학변수인 에너지해방율(strain energy release rate, G)을 고찰하였다. 손상된 단순 보시험체의 해석결과, 최대 에너지해방율($G_{max}$)은 에폭시 접착두께에 관계없이 바깥 휨균열에서 시작된 계면 전단 균열 길이가 18mm 부근에서 발생하였다. 보강보의 강도 해석결과, 극한강도 설계법에 따른 단면의 공칭 휨 강도에 대한 계면박리에 의해 부재가 파괴되는 것으로 해석되었다. 또한 적용된 접착두께 1mm~3mm는 에너지해방율에 거의 영향을 미치지 않아 계면박리의 주요 인자가 아닌 것으로 나타났다.