• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권2호
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• pp.225-240
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• 1999

This paper presents a mechanistic approach to uniaxial viscoelastic constitutive modeling of asphalt concrete that accounts for damage evolution under cyclic loading conditions. An elasticviscoelastic correspondence principle in terms of pseudo variables is applied to separately evaluate viscoelasticity and time-dependent damage growth in asphalt concrete. The time-dependent damage growth in asphalt concrete is modeled by using a damage parameter based on a generalization of microcrack growth law. Internal state variables that describe the hysteretic behavior of asphalt concrete are determined. A constitutive equation in terms of stress and pseudo strain is first established for controlled-strain mode and then transformed to a controlled-stress constitutive equation by simply replacing physical stress and pseudo strain with pseudo stress and physical strain. Tensile uniaxial fatigue tests are performed under the controlled-strain mode to determine model parameters. The constitutive equations in terms of pseudo strain and pseudo stress satisfactorily predict the constitutive behavior of asphalt concrete all the way up to failure under controlled-strain and -stress modes, respectively.

• Computers and Concrete
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• 제25권6호
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• pp.517-523
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• 2020

An experimental system on three point bending notched beams was established to study the fracture process of concrete. In this system, the acoustic emission (AE) was used to build the cumulative generation order (AGO) and dynamically track the process of microcrack evolution in concrete. A grey-cusp catastrophe model was built based on AE parameters. The results show that the concrete beams have significant catastrophe characteristic. The developed grey-cusp catastrophe model, based on AGO, can well describe the catastrophe characteristic of concrete fracture process. This study also provides a theoretical and technical support for the application of AE in concrete fracture prediction.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권3호
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• pp.167-177
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• 2023

A probabilistic micromechanical framework is proposed to quantify numerically the self-healing capabilities of polymers containing microcapsules. A two-step self-healing process is designed in this study: A probabilistic micromechanical framework based on the ensemble volume-averaging method is derived for the polymers, and a hitting probability model combined with a crack nucleation model is then utilized for encountering microcapsules and microcracks. Using this framework, a series of parametric investigations are performed to examine the influence of various model parameters (e.g., the volume fraction of microcapsules, microcapsule radius, radius ratio of microcracks to microcapsules, microcrack aspect ratio, and scale parameter) on the self-healing capabilities of the polymers. The proposed framework is also implemented into a finite element code to solve the self-healing behavior of tapered double cantilever beam specimens.

• 암석학회지
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• 제25권4호
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• pp.311-324
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• 2016

거창지역의 쥬라기 화강암에서 발달하는 결의 특성을 분석하였다. 3개 면 및 3개 결에 대한 평가는 (1) 간격의 값 그리고 길이의 값 사이의 감소비율, (2) 미세균열의 간격의 빈도수(N), (3) 총 간격($1mm{\geq}$), (4) 지수의 상수(a), (5) 지수(${\lambda}$)의 크기, (6) 평균 간격($S_{mean}$), (7) 평균 간격과 중앙 간격($S_{median}$) 사이의 차이 값($S_{mean}-S_{median}$) 및 (8) 간격의 밀도(${\rho}$)와 같은 파라미터를 이용하여 수행하였다. 특히 상기 간격의 파라미터 그리고 간격-누적빈도 도표에서 도출한 파라미터 사이의 밀접한 상관성을 도출하였다. 3개 채석면 그리고 3개 결을 대변하는 판별요소들은 이러한 상호 대비를 통하여 획득하였다. 이 연구의 분석 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 3개 결에 대한 빈도수, 평균값, 중앙값, 상기 차이값($S_{mean}-S_{median}$) 및 밀도의 감소비율은 G(2번 결, (G1 + G2)/2) < H(3번 결, (H1 + H2)/2) $\ll$ R(1번 결, (R1 + R2)/2), H < G $\ll$ R, H < G $\ll$ R, H < G < R 및 H < G $\ll$ R의 순이다. 3개 면에 대한 상기 5개 파라미터의 값은 R'(1번 면) $\ll$ H'(3번 면) < G'(2번 면), R' $\ll$ G'< H', R' < H' < G', R' < G' < H' 및 R' $\ll$ H' < G'의 다양한 순을 각각 보여준다. 둘째, (I) 파라미터(2, 3, 4 및 5) 및 (II) 파라미터(6, 7 및 8)의 값은 (I) H < G < R 및 (II) R < G < H의 순서이다. 반면에 3개 면에 대한 상기 두 그룹(I~II)의 파라미터의 값은 역순을 보여준다. 셋째, 여섯도표 사이의 전체적인 배열 특성을 살펴보면, 이들 도표들은 관계도에서 R2 < R1 < G2 < G1 < H2 < H1의 순을 보여 준다. 즉, 상기 여섯 도표는 1번 결(R1 + R2) < 2번 결(G1 + G2) < 3번 결(H1 + H2)의 순으로 요약될 수 있다. 이러한 결과는 미세균열의 간격과 관련된 결의 상대적인 강도를 지시한다. 특히 각 도표의 두 파라미터, 상기 차이값($S_{mean}-S_{median}$) 그리고 평균 간격은 도표 사이의 배열 순위의 예측에 대한 사전 정보를 제공할 수 있다. 마지막으로, 3개 면 그리고 3개 결의 종합도를 작성하였다. 관계도에서, 3개 결에 대한 3개 지수 직선의 순서는 R(R1 + R2) < G(G1 + G2) < H(H1 + H2)의 순을 보여준다. 반면에, 3개 면에 대한 3개 지수 직선은 H'(R2 + G2) < G'(R1 + H2) < R'(G1 + H1)의 순을 보여준다. 따라서 관계도로 부터 3개 면 및 3개 결 사이의 상호 역순의 상관성을 도출할 수 있다.

• 암석학회지
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• 제25권2호
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• pp.151-163
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• 2016

거창지역의 쥬라기 화강암에서 발달하는 결의 특성을 분석하였다. 3개 면, 3개 결에 대한 평가는 (1) 미세균열의 간격의 빈도수(N), (2) 총 간격(${\leq}1mm$), (3) 평균 간격($S_{mean}$), (4) 평균 간격과 중앙 간격($S_{median}$) 사이의 차이값($S_{mean}-S_{median}$), (5) 간격의 밀도(${\rho}$), (6) 도표의 전체구간에 대한 두 지수 사이의 차이값(${\lambda}_H-{\lambda}_L$), (7) 지수의 평균값(${\lambda}_M$), (8) 지수의 상수의 평균값($a_M$), (9) 최초 교차점 이하의 구간에 대한 두 지수 사이의 차이값(${\lambda}t_H-{\lambda}t_L$), (10) 지수의 평균값(${\lambda}t_M$) 및 (11) 지수의 상수의 평균값($at_M$)과 같은 파라미터를 이용하여 수행하였다. 3개 결 그리고 3개 면에 대한 파라미터의 값 사이의 상관성 분석의 결과는 다음과 같다. (I) 파라미터(1, 2, 7 및 8) 및 (II) 파라미터(3, 4 및 5)의 값은 (I) H(3번 결, (H1 + H2)/2) < G(2번 결, (G1 + G2)/2) < R(1번 결, (R1 + R2)/2) 및 (II) R < G < H의 순서이다. 반면에 3개 면에 대한 상기 두 그룹(I~II)의 파라미터의 값은 역순을 보여준다. 그 외에도, 3개 면에 대한 파라미터 $6({\lambda}_H-{\lambda}_L)$, 파라미터 $9({\lambda}t_H-{\lambda}t_L)$, 파라미터 $10({\lambda}t_M)$ 및 파라미터 $11(at_M)$의 값은 각각 R(1번 면, (G1 + H2)/2) < H(3번 면, (R2 + G2)/2) < G(2번 면, (R1 + H2)/2), H < G < R, H < R < G 및 R < H < G의 순이다. 3개 결에 대한 상기 네 파라미터의 값은 R < H < G, R < H < G, H < G < R 및 H < G < R의 다양한 순을 각각 보여준다. 한편, 두 방향의 도표 사이의 최초 접촉점 및 교차점에 해당되는 간격값을 도출하였다. 3개 결에 대한 상기 간격값은 1번 결(R1 및 R2) < 2번 결(G1 및 G2) < 3번 결(H1 및 H2)의 순이다. 3개 면에 대한 간격값은 1번 면(G1 및 H1) < 3번 면(R2 및 G2) < 2번 면(R1 및 H2)의 순이다. 특히 3개 결과 3개 면에 대한 교차각은 1번 결 및 1번 면 < 3번 결 및 3번 면 < 2번 결 및 2번 면의 순이다. 따라서, 1번 결(R1 및 R2) 및 1번 면(G1 및 H1)의 두 도표는 보다 높은 접촉점 또는 교차점의 빈도수를 보여준다. 이러한 변화 특성은 3개 면 및 3개 결의 종합도를 통하여 도출하였다. 마지막으로, 분포 형태와 함께 파라미터의 값을 통한 상관성 분석은 3개 채석면의 판별에 유용하다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권2호
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• pp.247-261
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• 2008

Performance of shear-deficient reinforced concrete (RC) beams strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) strips/sheets is analyzed through numerical simulations on four-point bending tests. The numerical simulations are carried out using the finite element (FE) program ABAQUS. A micromechanics-based constitutive model (Liang et al. 2006) is implemented into the FE program ABAQUS to model CFRP strips/sheets. The predicted results are compared with experiment data (Khalifa and Nanni 2002) to assess the accuracy of the proposed FE analysis approach. A series of numerical tests are conducted to investigate the influence of stirrup lay-ups on the shear strengthening performance of the CFRP strips/sheets, to illustrate the influence of the damage parameters on the microcrack density evolution in concrete, and to investigate the shear and flexural strengthening performance of CFRP strips/ sheets. It has been shown that the proposed FE analysis approach is suitable for the performance prediction of RC beams strengthened with CFRP strips/sheets.

• 지질공학
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• 제28권3호
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• pp.349-365
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• 2018

The strain and acoustic emission (AE) signals of Pocheon granite were measured during uniaxial compression tests to investigate microcrack formation and damage. Crack closure, initiation, and damage stresses of each sample were determined through an analysis of the crack volumetric strain and stiffness. The samples experienced four damage stages according to stress levels: stage 1 = crack closure stage; stage 2 = elastic stage; stage 3 = crack initiation stage; stage 4 = crack damage stage. At least 75% of all AE signals occurred in stages 3 and 4, and different AE parameters were detected in the four stress stages. Rise time, count, energy, and duration clearly showed a tendency to gradually increase with the damage stress stage. In particular, the rise time, energy, and duration increased by at least 95% in stage 4 as compared with stage 1. However, the maximum amplitude showed a smaller increase, and the average frequency decreased slightly at higher stages. These results indicate that as the degree of rock damage increases, the crack size grows larger. The crack types corresponding to the AE signals were determined using the relationship between RA (Rise time / Amplitude) values and average frequencies. Tension cracking was dominant in all stress stages. Shear cracking was rare in stages 1 and 2, but increased in stages 3 and 4. These results are consistent with previous studies that reported cracking begins after samples have already been damaged. Our study shows that the state of rock damage can be investigated solely through an analysis of AE parameters when rocks are under compressive stress. As such, this methodology is suitable for understanding and monitoring the stress state of bedrock.

• Composites Research
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2001

본 연구에서는 유리 섬유 강화 열가소성 복합재료의 손상평가를 음향방출법을 이용하여 관찰하였다. 시편은 PET와 유리섬유를 7겹으로 적층시켜 만들었으며 두께는 1.7mm이다. 노치 시험편과 풍격 시험편을 제작하여 단순인장 시험과 부하-제하 시험을 수행하였다. AE 신호의 파라미터와 파괴모드간의 관계를 찾아내기 위해 충격 에너지와 노치비의 함수로 AE신호를 측정하였다. 실험견과 모재의 미소균열과 성장 때문에 저진폭 AE 신호가 나타났고, 중진폭 신호는 섬유와 모재간의 층간분리와 계면분리에 대응됐다. 또한 90dB의 고진폭 영역에서는 유리섬유의 파단과 대응되었다 층간분리와 모재의 균열과 음력집중의 영향 때문에 노치비와 충격 에너지가 증가할수록 인장강도는 감소했다. 손상영역의 비율에 따라 AE 신호는 넓은 영역의 주파수가 나타날 뿐만 아니라 신호도 증가하였다.

• 암석학회지
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• 제26권3호
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• pp.297-309
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• 2017

거창지역의 쥬라기 화강암에 대하여 결의 특성에 대한 분석을 실시하였다. 박편의 확대사진 및 간격-누적빈도 도표에서 도출한 16개 파라미터의 결합을 통하여 결에 대한 종합적인 평가를 실시하였다. 결에 대한 이들 간격의 파라미터의 대표값에 대한 분석 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 상기 파라미터는 그룹 I(간격의 빈도수(N), 총 간격($1mm{\geq}$), 상수(a), 지수(${\lambda}$), 지수 직선의 기울기(${\theta}$), 선의 길이(oa') 및 삼각비($sin{\theta}$, $tan{\theta}$) 그리고 그룹 II(평균 간격(Sm), 평균 간격과 중앙 간격 사이의 차이값(Sm-Sme), 밀도(${\rho}$), 선의 길이(oa 및 aa'), 직각삼각형(${\Delta}oaa^{\prime}$)의 면적 및 삼각비($cos{\theta}$)로 분류할 수 있다. 그룹 I에 속하는 8개 파라미터의 값은 H(3번 결, H1+H2)

• 암석학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-13
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• 2019

길이 및 간격-누적빈도 도표를 통하여 도출한 파라미터를 이용하여 쥬라기 거창화강암에서 발달하는 결의 특성을 분석하였다. 3개 면 및 3개 결의 평가는 (1~2) 경사각(${\alpha}^{\circ}$및 ${\beta}^{\circ}$), (3) 교차각(${\alpha}-{\beta}^{\circ}$), (4) 지수차(${\lambda}_S-{\lambda}_L$), (5~12) 선의 길이(oa, ob, ol, os, ss', ll', ls' 및 sl'), (13~15) 길이 비(ol/os, ss'/ll' 및 ll'/sl'), (16) 평균길이((ss'+ll')/2), (17~23) 면적(${\Delta}oaa^{\prime}$, ${\Delta}obb^{\prime}$, ${\Delta}oaa_a^{\prime}$, ${\Delta}obb_a^{\prime}$, ${\Delta}ll^{\prime}s^{\prime}$, ${\Delta}ss^{\prime}l^{\prime}$ 및 ⏢$ll^{\prime}ss^{\prime}$) 및 (24~25) 면적차(${\Delta}obb^{\prime}-{\Delta}oaa^{\prime}$ 및 ${\Delta}obb_a^{\prime}-{\Delta}oaa_a^{\prime}$)와 같은 25개 파라미터를 이용하여 수행하였다. 첫째로, 11개 파라미터(그룹 I: No. 1, 3~4, 7, 9~10, 13, 15~16, 20 및 25), 3개 파라미터(그룹 II: No. 5, 8 및 17) 그리고 2개 파라미터(그룹 III: No. 12 및 22)의 값은 각각 H(3번 결) < G(2번 결) < R(1번 결), R < G < H 및 G < H < R의 순서이다. 반면에, 상기한 3개 그룹에 속하는 파라미터의 값은 3개 면에 대하여 역순을 보여준다. 둘째로, 3개 면 및 3개 결에 대한 종합도를 작성하였다. 관계도로부터, 길이와 간격과 관련된 두 도표가 형성하는 분포형을 도출하였다. 간격과 관련된 도표는 일번 면(G1 & H1, R') 및 3번 결(H1 & H2, H)의 도면에서 상향만곡을 보여준다. 반면에, 길이와 관련된 도표는 하향 만곡을 보여준다. 이들 두 도표는 상부구간에서 볼록렌즈의 형태를 취한다. 더불어, 두 도표는 하부구간에서 서로 교차한다. 3개 면($H^{\prime}{\rightarrow}G^{\prime}{\rightarrow}R^{\prime}$) 그리고 3개 결($R{\rightarrow}G{\rightarrow}H$) 사이의 두 도표가 형성하는 전반적인 형태는 역순을 보여준다. 마지막으로, 이러한 유형의 상관성 분석은 3개 채석면의 판별에 유용하다.