솔리드 모델러, 자동요소분할 기법, 4면체 특이요소, 응력확대계수의 해석 기능을 통합하여, 3차원 균열의 응력확대계수를 효율적으로 해석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 균열을 포함하는 기하모델을 CAD 시스템을 이용하여 정의하고, 경계조건과 재료 물성치 및 절점밀도 분포를 기하모델에 직접 지정함으로써, 퍼지이론 에 의한 절점발생과 데로우니 삼각화법에 의한 요소가 자동으로 생성된다. 특히, 균열 근방에는 4면체 2차 특이요소를 생성시켰으며, 유한요소 해석을 위한 입력 데이터가 자동으로 작성되어 해석코드에 의한 응력 해석이 수행된다. 해석 후, 출력되는 변위를 이용하여 변위외삽법에 의한 응력확대계수가 자동적으로 계산되어 진다. 본 시스템의 효용성을 확인하기 위해, 인장력을 받는 평판내의 표면균열에 대해 해석하여 보았다.
본 연구에서는 피로해석을 단순화하기위한 등가 단위하중 방법을 제시하였다. 그리고 등가 단위하중을 이용하여 동체구조물의 피로수명을 평가하였다. 균열진전해석에 필요한 응력확대 계수와 기하학적 형상계수를 계산하기 위하여 유한요소 해석을 수행하였다. 또한 균열진전 방향을 평가하기 위하여 변형률 에너지 밀도 계수를 사용하였다.
본 연구에서는 포천, 거창, 합천 지역에 분포하는 주라기 화강암의 결의 특성을 분석하기 위하여 결을 따라 제작된 박편의 편광현미경 관찰을 수행하였다. 또한 조사선법을 이용하여 미세균열의 방향성, 길이 및 간격을 측정하였다. 그 결과를 보면 석영과 장석 내에 분포하는 미세균열의 선택적 방향성이 결의 방향과 일치하고 있으며, 균열의 길이는 화강암을 구성하는 광물의 입자가 클수록 크게 나타났다. 또한 선택적 배향성을 보이는 미세균열은 rift, grain, hardway 면 순으로 발생빈도, 길이 및 밀도가 잘 발달되어 있다.
암석 내 응력에 의한 손상 진행과정을 관찰하고, 손상 정도에 따른 투수특성에 파악하기 위한 일련의 실내시험을 실시하였다. 백악기 중립질 화강암으로 제작한 암석공시체는 일축압축시험을 통해 압축강도의 65∼95% 범위의 손상응력(damage stress)를 받았으며, 이 공시체의 손상상태를 측정하고자 탄성파 속도시험을 실시했다. 또한, 손상된 공시체에 대한 실내 투수시험을 통해 손상정도에 따른 투수성의 변화를 관찰하였다. 시험결과에 따르면, 암석 손상은 일축압축강도의 80%에 해당하는 응력이 가해질 때부터 암석 전체에 걸쳐 전반적으로 발달하고, 이에 따라 탄성파 속도가 감소한다. 80%수준 이상의 손상응력을 받은 암석공시체들은 0.6이상의 균열밀도를 나타내며, 균열의 연장과 상호연결성이 좋은 것으로 관찰되었다. 또한, 이 공시체들은 균열밀도 0.6미만의 공시체들보다 상대적으로 높은 투수계수를 보였다. 이상의 내용을 통해 본 연구에 사용된 암석 공시체들은 주로 압축강도의 80% 이상의 응력단계에서부터 공시체 전반에 걸쳐 본격적인 손상이 진행되어 다수의 균열이 발생하고, 이들이 성장함에 따라 균열 상호간의 연결도가 높아져 비교적 원활한 물의 유동경로가 확보되므로 높은 투수계수를 갖는 것으로 생각할 수 있다.
국산밀 주요 26개 품종의 가공적성평가를 통하여 국내산 밀의 품질향상과 향후 소비자 요구에 맞는 용도별 고품질 밀 품종육성을 위한 기초자료로 이용하고자 용도별 수입원맥 6종과 시중에서 유통되고 있는 밀가루 5종을 비교 평가하였다. 제면적성평가에서 제면용으로 수입되는 ASW와 시중밀가루의 가수량과 유사한 품종은 안백밀, 은파밀, 고분밀, 한백밀, 적중밀, 조농밀, 남해밀과 수강밀이었다. 면대두께에서 국산밀 품종은 그 범위가 적었으며, 수입밀에서는 제과용 밀가루가 가장 적고 제빵용 밀가루가 가장 두꺼웠으며 제면용 밀가루가 그 사이의 값을 나타냈다. 면대밝기에서 국산밀 품종 밀가루는 시중밀가루와 비교하여 비교적 어두웠으며 밀성밀이 가장 밝았다. 국수면대 밝기는 밀가루 입자크기, 회분, 손상전분, 단백질함량과 부의 상관을 보였다. 삶은 국수의 식미검정 결과 단백질함량은 삶은 국수의 경도와 고도의 정의 상관을 보였다. 삶은 국수의 경도에서 생면용과 비슷한 국산밀 품종은 알찬밀, 다홍밀, 적중밀과 수강밀 등이었으며, 자장면용과 비슷한 국산밀 품종은 고분밀, 조경밀, 조농밀, 금강밀과 남해밀 등이었다. 제빵적성 결과에서 빵용 밀가루와 비슷한 빵 부피를 보인 품종은 알찬밀, 조경밀, 금강밀과 남해밀이었으나, 빵 속질의 경도는 모두 DNS와 시중 빵용 밀가루 보다 높았다. 또한 침전가가 높고, 믹소그래프의 반죽시간이 길고, 빵 반죽시 발효되어 증가되는 반죽의 높이가 높을수록 빵 부피는 컸으며, 빵 속질 경도가 부드러울수록 빵 부피가 컸다. 과자직경은 밀가루 입자 크기가 작고, 손상전분 함량이 적고, 단백질함량이 적을수록 컸으며, 과자직경이 클수록 균열등급은 높았다. 국산밀 품종 중 다홍밀, 그루밀, 올그루밀, 탑동밀과 우리밀은 시중 제과용 밀가루보다 과자직경이 컸지만, 균열정도는 제과용 밀가루보다 작았다.
This study is to investigate the stiffness degradation of a composite laminated panel including transverse matrix cracks subjected to bending and twisting moments. Micromechanics theory on the composite material is derived by introducing crack density. Iterative numerical scheme is developed to calculate the degraded composite stiffness which has nonlinear relation due to the crack density. The finite element method is used for structural analysis of the composite panel. Structural responses of the composite panel are examined for various laminated angles and crack density under the bending and twisting moments. Also, the effect of crack opening and closing is considered in the examination. It is realized that the matrix cracks may cause severe stiffness reduction and should be considered in the composite laminated panel.
본(本) 연구(硏究)에서는 304스테인리스강을 사용한 평활재와 작은 인공피트재의 고온 피로시험(疲勞試驗)과 크리프 시험(試驗)을 $593^{\circ}C$의 대기중에서 실시하고, 표면의 분포균열을 실온에서 레프리카법으로 연속적으로 관찰하고, 표면균열의 발생, 성장, 합체 거동을 관측하여, 균열 밀도(密度) 길이의 분포등의 정량적인 통계적(統計的) 성질(性質)에 대하여 검토하는 동시에, 파괴역학적으로 시험편의 수명을 지배하는 주균열의 성장거동 및 수명예측을 실시한 것이다. 또 실온의 결과와 고온피로(疲勞) 및 크리프 경우의 미소 분포균열의 통계적(統計的) 결과를 비교 검토하였다.
밀도의 변화가 직교이방성 함수구배재료에서 전파하는 모드 III 균열선단부근의 응력 및 변위장에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 본 연구에서 균열은 물성치의 구배방향과 수직하여 전파하며 다음과 같은 3가지 종류의 함수구배재료에서 밀도변화가 균열선단의 응력장 및 변위장에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (1) 탄성변화 없이 밀도만 변화하는 경우 (2) 밀도의 변화방향과 탄성변화방향이 서로 반대인 경우 (3) 밀도의 변화방향과 탄성변화방향이 동일한 경우이다. 이와 같은 경우에 대한 연구를 위하여 균열의 응력장 및 변위장이 개발되었으며 또한 전파하는 균열에 대한 동적응력확대계수에 대하여도 연구하였다. 균열전파속도가 느린 경우에는 밀도의 변화가 균열선단부근의 응력 및 변위장에 미치는 영향은 미미하나 균열전파속도가 빠른 경우에는 그 영향은 매우 크다.
타이어 벨트층내의 코드간 균열연결 및 층간균열진전을 모사하기 위해 자유단을 갖는 2층 고무/코드 적층시험편에 대한 4~11mm 변위제어 실험을 수행하였다. 자유단의 코드간 균열연결시의 폭방향 균열진전량은 45$^{\circ}$ 경사진 코드들간 길이의 절반에 도달할 때의 측정값으로 하였으며, 이는 탐침법에 의해 측정되었다 또한, 자유단에서 코드들간 균열연결을 모사하기위해 2차원의 이상화된 모델링 기법을 고안하였다. 이론수명은 테어링에너지(균열파단면의 단위면적당 방출에너지)를 이용하여 코드간 균열연결수명(임계값)과 이후 최종파손까지의 수명으로 구분하였으며, 이들을 각기 실험값과 비교하였다. 임계값까지의 수명예측은 실험과 비교하여 약 20%, 최종파손까지 약 65%의 오차가 발생하였다. 따라서, 전체 이론수명은 실험과 비교하여 약 45%의 오차를 발생하였다.
The priority order about a rational repair and reinforcement is generally decided by subjective decision of engineer. An appearance investigation by tunnel scanner that is widely used in foreign nation was carried out to decide about a rational repair and reinforcement through systematic and objective analysis in box and NATM tunnel. We have decided on the order of priority of an rational repair and reinforcement through the crack density analysis by span, distance and location with the result of tunnel scanner.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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