• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.391-399
• /
• 2008

본 논문에서는 다중 균열 구조물에서의 균열 진전에 따른 에너지 해방을 및 고차 미분값을 구할 수 있는 가상균열 진전법을 제시한다. 이 방법은 다중 균열 체계의 에너지 해방율과 고차 미분값이 단 한번의 해석으로 수행될 수 있는 장점이 있다. 예제에서 얻어진 해의 최대 오차는 에너지 해방율 0.2%, 일차 미분값 $2\sim3%$, 이차 미분값 $5\sim10%$이다 이 방법으로 구한 에너지 해방률의 미분값들은 파괴 확률을 구하거나, sire effect law에 적용될 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.337-340
• /
• 2005

The effect of residual stress on fatigue crack growth was investigated in terms of finite element analysis. Simulations were performed on a CT specimen in plane strain. An interface-cohesive element that accounts for damage accumulation due to fatigue along the notch direction has been used. Numerical results show that fatigue crack growth rate slows down when compressive residual stress field exists in front of the crack tip.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.221-228
• /
• 1989

본 연구에서는 가상균열진전법과 수정 J-적분식을 연계하여 사용할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 기존 결과가 있는 2상재료에 적응하여 타당성을 검토한 후, 다상재료의 경우에도 확장하였고, 실제 상변태가 발생하는 중수(heavy water)형 원자로 압력관(pressure tube)의 균열해석에 적용하여 보았다.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권1호
• /
• pp.66-81
• /
• 2011

암반 내 균열 생성, 진전, 파괴 등과 같은 지하 암반의 역학적 거동과 이들 균열을 통한 지하수 유동 및 온도 변화에 기인한 열응력이 역학적 거동에 미치는 상호작용을 모델링하기 위한 수치해석코드를 개발하였다. 개발된 수치해석코드에서는 기존의 2차원 FRACOD(Shen & Stephasson, 1993)에 열-역학 및 수리-역학 상호 거동을 모델링하기 위한 해석모듈을 개발하여 추가하였다. 열-역학 연계를 위해서는 가상열원법과 시간전진기법을 도입하였으며, 수리-역학 연계에서는 양해법에 의한 반복기법을 적용하였다. 수치해석결과와 해석해와의 비교를 통해 개발된 해석모듈의 유용성을 검증하고 해석사례를 통해 온도변화에 따른 열균열 발생 및 수압파쇄과정에서의 균열 진전 양상과 같은 절리암반 복합거동을 잘 표현할 수 있음을 확인하였다.

• 한국안전학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.143-150
• /
• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• 기술사
• /
• 제20권3호
• /
• pp.5-14
• /
• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권7호
• /
• pp.727-734
• /
• 2014

본 논문은 유한요소 기반 다중스케일 연성파손모사 기법을 이용하여 결함이 존재하는 실배관의 파괴거동을 예측한다. 수정응력 파괴변형률 모델을 손상기준으로 선정하고 유한요소 손상해석을 통해 균열진전을 모사한다. 기준식의 결정에는 인장시험과 파괴인성시험 결과만이 요구되며 온도 $288^{\circ}C$ SA333 Gr. 6 탄소강에 적용하여 결과를 제시하였다. 요소크기-의존성 임계손상모델을 도입하여 손상해석의 수치해석적인 불안정성을 개선하였다. 본 연구에서 제안하는 가상시험법의 검증을 위해 미국 바텔 연구소에서 수행한 실배관 실험결과와 예측결과를 비교한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권8호
• /
• pp.693-701
• /
• 2016

본 논문에서는 파괴역학적 방법으로 노치 결함을 평가해 보았다. 인장 하중과 굽힘하중이 작용하는 중앙 균열, 모서리 균열 평판 구조물을 바탕으로 노치 크기를 달리하며 한계하중 및 에너지해방률을 유한요소 해석의 J-적분으로 도출하였다. 노치의 반경이 커짐에 따라 한계하중은 큰 변화가 없었으며, 에너지해방률는 커지는 양상을 보였다. 노치 반경에 따른 재료 파괴인성($J_{IC}$)측정을 위해 실험을 대신한 유한요소 연성파손 모사기법을 사용하였다. 그 결과 노치 크기 증가에 따른 에너지해방률 증가량 대비 파괴인성($J_{IC}$) 증가량이 더욱 큰 양상을 보였다. 이런 결과를 통해 노치 반경이 커질수록 균열 진전에 대한 저항성이 커진다는 사실을 알 수 있었다.