• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.233-239
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• 2013

본 연구에서는 해석과 실험을 결합하여 $15{\mu}m$ 두께 구리 박막의 파괴인성을 평가하였다. 박막의 균열 진전 실험에서 관측된 영상과 동일한 균열 열림 형상을 보이는 국부-전체 유한요소 해석 모델의 원거리장 하중 조건을 역문제로 구성하여 구하게 된다. 단순화시킨 원거리장 하중 조건을 사용하여 유한요소 해석을 하였으며 균열 선단의 J-적분을 통하여 파괴인성을 평가하였다. 실험에서는 균열이 있는 구리 박막을 알루미늄 판에 붙여서 하중을 간접적으로 부여하였으며, 현미경 카메라를 사용하여 균열의 열림을 관측하였다. 마이크로 인장시험기를 사용하여 구리 박막의 응력-변형률 곡선을 구하였으며 구리 박막의 결정립 크기를 관측하기 위하여 투과전자현미경(TEM)을 사용하였다. 본 연구서는 $500nm{\sim}1{\mu}m$ 크기 결정립을 갖는 구리 박막의 파괴인성은 $6,962J/m^2$ 으로 평가되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제17권3호
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• pp.46-51
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• 2003

Acoustic emission (AE) signals, emanated during local failure of aluminum alloys, have been the subject of numerous investigations. It is well known that the characteristics of AE are strongly influenced by the previous thermal and mechanical treatment of the sample. Possible sources of AE during deformation have been suggested as the avalanche motion of dislocations, fracture of brittle particles, and debonding of these particles from the alloy matrix. The goal of the present study is to determine if AE occurring as the result of fatigue crack propagation could be evaluated by the joint time-frequency analysis method, short time Fourier transform (STFT), and Wigner-Ville distribution (WVD). The time-frequency analysis methods can be used to analyze non-stationary AE more effectively than conventional techniques. STFT is more effective than WVD in analyzing AE signals. Noise and frequency characteristics of crack openings and closures could be separated using STFT. The influence of various fatigue parameters on the frequency characteristics of AE signals was investigated.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.448-454
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• 2020

본 연구는 항공기 운용 중 발생하는 구조결함의 원인을 규명하고 개선형상에 대한 구조 건전성을 확인하고자 한다. 항공기 균열은 Bulkhead 체결구조로서 연료탱크 경계 Web 파열로 인한 연료누유 현상에서 식별되었다. 균열의 특성을 확인하기 위해 파단면을 분석하였고 반복하중에 의해 균열이 진전되어 최종 파단으로 이어지는 피로파괴로 판단하였다. 또한 다중 시작점에서 균열이 시작되는 것으로 소재의 결함이 균열의 주요 원인으로 판단되지 않는다. 항공기 운용 중 발생하는 기동하중에 대한 균열 영향을 확인하기 위해 항공기 지상 및 비행시험을 통해 분석을 수행하였다. 항공기 운용 중 균열 부위의 하중 측정 데이터와 항공기 설계하중과의 비교를 통한 분석 결과 측정하중은 설계 대비 30% 수준으로 파손을 유발할 수준은 아니라고 판단하였다. 항공기 운용 시 진동하중의 원인으로 조립 및 단품 제작공차가 최대 0.06inch 발생할 수 있는 Gap을 검토하였고, 분석결과 균열부위에서 큰 응력인 약 32ksi가 발생하였다. 또한 Pre-Load에 의해 M.S.(Margin of Safety)가 +0.71에서 +0.34로 약 50%이상 감소되는 것으로 확인되어 항공기 설계 하중과 조합 시 균열 가능성이 급격히 증가하였다. 따라서 항공기 균열부위에 대하여 구조 보강 및 Gap 제거를 통해 결함을 개선하였다. 개선형상에 대하여 구조강도 해석 결과 Bulkhead는 허용응력 대비 M.S.가 약 +0.88이고 Fitting 형상은 약 +0.48로서 충분한 마진이 확보되었다. 또한 수명해석 결과 형상 개선 전 수명인 약3,600 시간 대비 개선형상은 약84,000 시간으로서 항공기 설계수명 대비 구조건전성을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.389-396
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• 2003

This paper presents experimental validation of the enhanced reference stress based J estimates for circumferential through-wall cracked pipes, recently proposed by authors. Using the pipe test data for circumferential through-wall cracked pipes, the predicted fracture initiation and maximum moments according to the proposed enhanced reference stress method are compared with experimental ones as well as predictions from the R6 method. The results show that both the R6 method and the proposed method give conservative estimates of initiation and maximum moments for circumferential through-wall cracked pipes, compared to experimental data. For longer cracks, the proposed method reduces conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are less conservative, compared to those from the R6 method. For shorter cracks, on the other hand, the proposed method reduces possible non-conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are slightly more conservative.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권4호
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• pp.638-646
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• 2003

This paper presents experimental validation of the enhanced reference stress based J estimates for circumferential through-wall cracked pipes. recently proposed by authors. Using the pipe test data for circumferential through-wall cracked pipes, the predicted fracture initiation and maximum moments according to the proposed enhanced reference stress method are compared with experimental ones as well as predictions from the R6 method. The results show that both the R6 method and the proposed method give conservative estimates of initiation and maximum moments for circumferential through-wall cracked pipes, compared to experimental data. For longer cracks, the proposed method reduces conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are less conservative, compared to those from the R6 method. For shorter cracks, on the other hand, the proposed method reduces possible non-conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are slightly more conservative.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1186-1192
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• 1990

본 연구에서는 이와 같은 과대인장하중의 제하과정중에 발생하는 과대압축소 성역이 과대하중에 의한 피로균열의 진전지연에 미치는 영향을 중심으로 하여, 각 소 성역 치수를 매개변수로 하는 해석적 방법을 통하여 가속지연모델을 제안하고, 이를 2024-T3 Al 합금을 이용한 단일과대하중에 의한 지연시험결과 및 Wheeler 나 Willenb- org 등의 기존의 지연모델과 비교 고찰하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.159-164
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• 2006

원격지에 위치하여 접근이 곤란한 지역에 위치한 토목구조물의 구조건전성을 모니터링하기 위해서는 무엇보다도 전원과 통신방법의 선정이 중요하다. 본 연구에서는 장기간 사용하지 않은 원격지 터널의 균열 원인 분석을 위하여 FEM해석을 수행하였고, 다양한 하중과 온도변화에 따른 구조물의 균열 진전여부를 장기간 모니터링 할 필요가 있다고 판단하였다. 따라서 최근 휴대전화에서 널리 사용되고 있는 무선 CDMA통신기법을 이용하여 균열의 원격모니터링을 수행하였고 그 결과, 이 시스템이 접근 곤란한 구조물의 장기모니터링에 매우 유용함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.467-476
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• 2004

철근콘크리트(RC)의 경우 철근과 콘크리트의 부착특성에 의한 균열의 제어로 균열 후의 재료모델은 무근콘크리트(PL)와 다르다. 수평력을 받는 RC 기둥의 비선형 거동특성을 기둥의 단면을 영역화(RC영역과 PL영역)하여 각기 다른 재료모델을 적용하여 3차원 해석으로 모사였다. 파괴시 면외방향으로의 전단변형률은 비균일성을 나타내면서 진전되고 이러한 경향은 면외방향으로의 두께가 클수록 강하게 나타났다. 이러한 변형률의 분포특성을 고려하지 않는다면 2차원 해석에서는 기둥의 내하력과 변위성능을 과다하게 예측하게 된다. 인장과 전단모델에서 적절한 등가 경화계수를 도입함으로써 2차원 해석에서도 3차원 해석과 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.38-44
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• 2018

군용항공기는 다양한 임무의 수행을 통한 비행시간 누적과 예상 불가능한 외기 환경에 의한 복합적인 요인으로 구조적으로 취약한 부위에서 피로균열이 발생할 수 있다. 피로 균열은 점차 진전되어 극심한 경우 해당 구조가 파괴될 위험이 있으며 이는 비행 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 항공기 주익과 동체의 연결부위를 보호하기 위해 장착한 페어링 내부의 지지대에서 주기검사 중 균열 현상을 개선하기 위한 일련의 품질개선에 관한 연구를 수행하였다. 균열의 원인파악을 위해 주익 조립 공정에 따른 예하중 발생 여부에 대해 조사하고 파단면 분석을 수행하였다. 또한, 균열의 재발방지를 위해 지지대의 설계를 개선하는 방안을 제시하였고, 응력 및 피로 수명해석을 통해 구조 건전성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.116-122
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• 2023

저탄소 친환경에너지 정책이 진행으로 인해 수소 공급을 위한 수소충전소의 증가됨에 따라 사고발생 위험도 커지고 있다. 실제 압력용기는 제조과정에서 발생할 수 있는 노치와 기공, 개재물 등의 결함이 존재할 수 있다. 따라서 내압이 작용하고 있는 압력용기에 균열이 존재할 경우에 대한 압력용기의 건전성을 평가하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 표면균열이 있는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 3차원 유한요소해석을 이용하였으며, 표면균열의 형상은 일반적으로 많이 사용되는 반타원 형상을 적용하여 균열의 형상 및 응력비에 대한 균열진전 특성을 비교하였다. 향후, 이러한 결과를 이용하여 파괴역학을 고려한 압력용기의 잔존수명 예측에 활용할 예정이다.