• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.307-319
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• 2011

교통, 굴착, 발파 등에 의한 반복하중은 오랜 시간에 걸쳐서 암석의 미세균열 성장을 일으키며, 암석의 강도 등에 영향을 미치기 때문에 반복하중에 의한 균열의 성장, 결합은 장시간 안정성 평가에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 두 개의 초기 균열을 가지는 모사 암석 시험편에 단조증가 및 반복하중을 가하여 하중 조건에 따른 균열의 성장과 결합유형을 조사하였다. 단조증가하중, 반복하중 시험 모두에서 서로 유사한 날개균열 시작 위치, 날개균열 각도, 균열 성장 순서, 균열 결합 형태가 관측되었다. 본 연구에서 관찰된 균열 결합은 크게 3종류로 전단에 의한 결합, 1개의 날개 혹은 인장 균열에 의한 결합 그리고 2개의 날개 혹은 인장 균열에 의한 결합으로 요약될 수 있다. 피로균열은 반복하중 시험에서만 발생하였으며 성장 방향은 이차균열과 유사하게 초기균열과 같은 방향 혹은 하중방향과 직교인 수평방향으로 관찰되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.171-178
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• 2003

날개크랙과 이차크랙은 암석의 일축압축 및 이축압축 조건에서 관측되는 특정한 형태의 크랙이다. 본 연구에서는 석고로 제작된 실험체내에 발생하는 날개크랙과 이차크랙의 형태적 측면을 미시적 및 거시적 관점에서 관측하였다. 날개크랙의 진행방향을 따라 미소인장크랙이 관측되었으며 미소인장크랙은 공극간의 연결과 분지현상을 통하여 진전되었다. 날개크랙의 개시점에서 다중의 미소인장크랙의 개시가 관측되었으며 미소인장크랙은 굴곡진 진행을 보인다. 또한 이차크랙과는 달리 미소인장크랙은 상대적으로 일정한 크랙의 틈을 보이며 인장에 의한 할렬파괴에 의해 진행되는 것으로 나타났다. 이차크랙의 미시적 관측에서는 미소파쇄대가 관측되었다. 이차크랙의 파괴구간 내에서는 입자 및 집괴의 분리, 경사진 미소파쇄대의 형성 및 불규칙한 크기의 틈을 가진 미소파쇄대가 관측되었다. 이러한 결과는 이차크랙이 전단에 의해 형성됨을 보이고 있다 날개크랙과 이차크랙은 서로 다른 크기의 파괴진행구간을 보이고 있으며 각각의 크랙의 진행 방향에 직각방향으로 측정된 파괴진행구간의 폭은 날개크랙의 경우 10$\mu{m}$에서 20$\mu{m}$ 정도이며 이차크랙은 100$\mu{m}$에서 200$\mu{m}$ 정도이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권5호
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• pp.1047-1059
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• 2018

This paper focuses on the cracking and fragmentation process in rock materials containing a pair of non-parallel flaws, which are through the specimen thickness, under vertical compression. Several numerical experiments are conducted with varying flaw arrangements that affect the initiation and tensile wing cracks, shear crack growth, and crack coalescing behaviors. To obtain realistic numerical results, a parallelized peridynamics formulation coupled with a finite element method, which is able to capture arbitrarily occurring cracks, is employed. From previous studies, crack initiation and propagation of tensile wing cracks, horsetail cracks, and anti-wing cracks are well understood along with the coalescence between two parallel flaws. In this study, the coalescence behaviors, their fragmentation sequences, and the role of an x-shaped shear band in rock material containing two non-parallel flaws are discussed in detail on the basis of simulation results strongly correlated with previous experimental results. Firstly, crack initiation and propagation of tensile wing cracks and shear cracks between non-parallel flaws are investigated in time-history and then sequential coalescing behavior is analyzed. Secondly, under the effect of varying inclination angles of two non-parallel flaws and overlapping ratios between a pair of non-parallel flaws, the cracking patterns including crack coalescence, fragmentation, and x-shaped shear band are investigated. These numerical results, which are in good agreement with reported physical test results, are expected to provide insightful information of the fracture mechanism of rock with non-parallel flaws.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권5호
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• pp.543-564
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• 2021

In this study free vibration analysis of a cracked Goland composite wing is investigated. The wing is modelled as a cantilevered beam based on Euler- Bernoulli equations. Also, composite material is modelled based on lamina fiber-reinforced. Edge crack is modelled by additional boundary conditions and local flexibility matrix in crack location, Castigliano's theorem and energy release rate formulation. Governing differential equations are extracted by Hamilton's principle. Using the separation of variables method, general solution in the normalized form for bending and torsion deflection is achieved then expressions for the cross-sectional rotation, the bending moment, the shear force and the torsional moment for the cantilevered beam are obtained. The cracked beam is modelled by separation of beam into two interconnected intact beams. Free vibration analysis of the beam is performed by applying boundary conditions at the fixed end, the free end, continuity conditions in the crack location of the beam and dynamic stiffness matrix determinant. Also, the effects of various parameters such as length and location of crack and fiber angle on natural frequencies and mode shapes are studied. Modal analysis results illustrate that natural frequencies and mode shapes are affected by depth and location of edge crack and coupling parameter.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.23-32
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 터널의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화를 강화석고의 일종인 Diastone과 여산 대리석 시료에 대해 알아보았다. 하중을 가하면서 날개형 균열 개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며, 전단, 인장, 혼합형의 3가지 균열결합 유형이 나타났다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형(1986)의 이론해와 비교, 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권2호
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• pp.129-136
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• 2017

본 연구의 목적은 항공기 주익 구조물에 대한 피로균열진전 해석 및 실험을 통하여 운영 기간에 따른 장기 운영 항공기의 손상허용성을 평가하는 하는 것이다. 이를 위하여 주익 구조물의 피로임계부위 2 곳을 대상으로, 선행 연구에서 개발된 알고리즘을 기반으로 산출된 피로응력 스펙트럼 및 상용 코드인 NASGRO 를 이용한 피로균열진전해석을 수행하고 그 결과를 참고문헌의 결과와 비교하여 피로응력 스펙트럼 및 균열진전해석방법의 타당성을 확인하였다. 또한 실제 주익 구조물에서 채취한 시험편 및 이와 동일 재료로 가공된 시험편을 대상으로 위의 피로응력 스펙트럼을 적용한 피로균열진전시험을 실시하고 그 결과를 이용하여 운영 기간에 따른 주익 구조물의 손상허용성을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.217-224
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 사면, 기초, 터널 등의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화에 대해 알아보았다. 여산 대리석을 재료로 120$\times$60$\times$25 mm크기의 시료에 균열각도 $\alpha$, 브릿지각도 $\beta$, 균열길이 2c, 브릿지길이 2b를 변화시키면서 2개의 인공균열을 제작하였다. 하중을 가하면서 날개형 균열개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며 균열결합 유형을 정리하였다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형 (1986)의 이론해와 비교, 분석 하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권3호
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• pp.343-349
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• 2003

The fuselage-wing intersection suffers from the cyclic bending moment of variable amplitude. Therefore, the influence of cyclic bending moment on the delamination and the fatigue crack propagation behavior in AFRP/Al laminate of fuselage-wing was investigated in this study. The cyclic bending moment fatigue test in AFRP/Al laminate was performed with five levels of bending moment. The shape and size of the delamination Lone formed along the fatigue crack between aluminum sheet and aramid fiber-adhesive layer were measured by an ultrasonic C-scan. The relationships between da/dN and ΔK, between the cyclic bending moment and the delamination zone size, and between the fiber bridging behavior and the delamination zone were studied. As results, fiber failures were not observed in the delamination zone in this study, the fiber bridging modification factor increases and the fatigue crack growth rate decrease and the shape of delamination zone is semi-elliptic with the contour decreasing non-linearly toward the crack tip.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권1호
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• pp.49-60
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• 2019

Crack instability propagation during coal and rock mass failure is the main reason for electromagnetic radiation (EMR) generation. However, original cracks on coal and rock mass are hard to study, making it complex to reveal EMR laws and mechanisms. In this paper, we prefabricated cracks of different inclinations in coal and rock samples as the analogues of the native cracks, carried out uniaxial compression experiments using these coal and rock samples, explored, the effects of the prefabricated cracks on EMR laws, and verified these laws by measuring the surface potential signals. The results show that prefabricated cracks are the main factor leading to the failure of coal and rock samples. When the inclination between the prefabricated crack and axial stress is smaller, the wing cracks occur first from the two tips of the prefabricated crack and expand to shear cracks or coplanar secondary cracks whose advance directions are coplanar or nearly coplanar with the prefabricated crack's direction. The sample failure is mainly due to the composited tensile and shear destructions of the wing cracks. When the inclination becomes bigger, the wing cracks appear at the early stage, extend to the direction of the maximum principal stress, and eventually run through both ends of the sample, resulting in the sample's tensile failure. The effect of prefabricated cracks of different inclinations on electromagnetic (EM) signals is different. For samples with prefabricated cracks of smaller inclination, EMR is mainly generated due to the variable motion of free charges generated due to crushing, friction, and slippage between the crack walls. For samples with larger inclination, EMR is generated due to friction and slippage in between the crack walls as well as the charge separation caused by tensile extension at the cracks' tips before sample failure. These conclusions are further verified by the surface potential distribution during the loading process.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권5호
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• pp.805-811
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• 2011

Aircraft MLG and wing structures have been recognized as fatigue critical structures and exposed to the risk of fatigue crack initiation and propagation. Furthermore, these structures are frequently subjected to serious dynamic loading condition during a Hard Landing which may lead to their failure. Especially, structural integrity of MLG and wing components is decreased as the flight time increased because of the fatigue damage accumulated on the aircraft. In this study, the effects of Hard Landing on the MLG and wing components of aging aircraft were evaluated by using numerical approach. To achieve the aim, a finite element model has been developed and simulations were conducted by varying the landing conditions. As a result, it was revealed that the high stress concentration phenomenon was occurred at the lower Side Brace of MLG. Thereby, the intensified inspection for the lower Side Brace should be considered to prevent unexpected aircraft mishap.