• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.4
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• pp.691-700
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• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.561-564
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• 2011

다양한 공학/산업적 측면에서 동적 취성 파괴 현상은 매우 중요하다. 취성 균열은 다른 균열 전파에 비해 그 전파 속도가 매우 빠르고 전파 범위가 넓기 때문에 대규모의 파괴 현상을 일으킨다. 동적 전파 중인 취성 균열 거동을 모델화하기 위해 오랜 기간 동안 많은 연구가 진행되었지만, 여전히 많은 부분들이 해석되지 못한 채 남아있다. 특히 균열 생성 및 전파를 위해 인위적인 조건들을 도입해야 하는 것은 기존 방법론들이 가지는 공통적인 문제점이다. 본 연구는 peridynamics를 동적 분기 균열 문제 해석에 도입한다. Peridynamics는 전통적인 연속체 이론에 기반한 수치해석 모델화 기법으로 균열과 같은 비연속성이 있는 문제의 모델화에 강점이 있으며, 인위적인 조건 없이 매우 간단한 방법으로 파괴 현상을 해석할 수 있다. 본 연구에서는 peridynamics 모델이 실험적으로 관측된 분기균열 형상과 균열 전파 속도를 매우 잘 예측해 낼 수 있음을 보인다. 또한 균열팁 주변에 높은 응력이 발생할 때 나타나는 연쇄 분기 현상도 해석할 수 있다. 이와 같은 연구를 통해 응력파가 균열 전파 속도를 변화시키고 전파 방향에도 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 수치해석 결과도 또한 실험 결과들과 잘 부합함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.870-876
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• 1998

원자로용기의 안전성은 가동중 운전조건과 조사취화등으로 인한 재료의 열화(degradation)를 검토함으로써 평가되는데, 특히 운전조건중, 비상사태에 해당하는 가압열충격에 관한 평가가 최근 중요한 안전문제로 부각되고 있다 본 연구의 목적은 가압열충격 사고중 소규모 냉각재 손실사고(Small LOCA)가 발생하는 경우, 원자로용기 내벽에 존재하는 균열의 안전성을 유한요소해석을 통해 평가하는 것이다. 본 연구에서는 Small LOCA 발생시 원자로용기의 내벽에 존재하는 균열의 종류, 방향, 균열형상비 및 클래드부의 두께가 응력확대 계수 계산에 미치는 영향을 평가하였으며, 이를 위해 총 14가지 경우에 대해서 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이러한 Small LOCA 해석수행을 기초로 다양한 가압열충격 사고에 대한 유한요소해석 모델링 기법, 해석 기법, 후처리 기법을 제시하였다.

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.114-123
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• 2011

주조품 설계 및 제조에 있어서 기존의 유동 및 응고 해석뿐 아니라 최근에는 응력 해석 기법의 적용이 대두 되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서 부품의 경량화는 필수 불가결한 선택이며, 이는 설계자 및 제조업체에 복잡하고 얇은 알루미늄, 마그네슘 주물품에 대하여, 치수적인 문제와 강성의 문제를 동시에 해결하도록 요구하고 있다. 또한 경제적인 관점에서 긴 금형 수명이 요구되나 열 및 기계적인 피로 균열인 'heat checking'은 이러한 금형 수명을 저하시키는 가장 흔한 요소이다. 이런 무제를 해결하기 위해 해석 기법을 이용하여 주조 설계 및 공정을 최적화 함으로써 변형의 최소화 및 금형 수명의 최대화를 달성할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 기법을 성공적으로 적용하기 위해서는 주조 공정 해석, 재료 시험, 제품 설계 및 공정 최적화 설계가 통합적으로 이루어져야 한다. 본 고에서는 현재 최신 주조 해석 기법을 이용하여, 주조품 제조 공정에서 발생하는 응력과 관련된 문제들에 대한 수치해석 기법을 살펴보고, 이에 대한 리뷰를 제공하고자 한다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.31 no.4
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• pp.270-288
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• 2021

We proposed a numerical method to simulate the hydro-mechanical behavior of rock fracture using a grain-based distinct element model (GBDEM) in the paper. As a part of DECOVALEX-2023 Task G, we verified the method via benchmarks with analytical solutions. DECOVALEX-2023 Task G aims to develop a numerical method to estimate the coupled thermo-hydro-mechanical processes within the crystalline rock fracture network. We represented the rock sample as a group of tetrahedral grains and calculated the interaction of the grains and their interfaces using 3DEC. The micro-parameters of the grains and interfaces were determined by a new methodology based on an equivalent continuum approach. In benchmark modeling, a single fracture embedded in the rock was examined for the effects of fracture inclination and roughness, the boundary stress condition and the applied pressure. The simulation results showed that the developed numerical model reasonably reproduced the fracture slip induced by boundary stress condition, the fracture opening induced by fluid injection, the stress distribution variation with fracture inclination, and the fracture roughness effect. In addition, the fracture displacements associated with the opening and slip showed good agreement with the analytical solutions. We expect the numerical model to be enhanced by continuing collaboration and interaction with other research teams of DECOVALEX-2023 Task G and validated in further study experiments.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.14 no.6
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• pp.64-73
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• 1997

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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.3
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• pp.245-252
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• 2012

This paper proposes a simple numerical method, based on the stress-modified fracture strain-damage model with the stress-reduction technique, for predicting the failure behaviors of ductile plates with multiple through-wall cracks. This technique is implemented using the user-defined subroutines provided in ABAQUS. For validation, the results simulated using the proposed method are compared with published experimental data of Japanese researchers.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.18 no.3
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• pp.17-26
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• 2024

Aircraft engines are exposed to high temperatures, high pressures, and stress caused by the rotation of the turbine shaft during flight. These loads can result in microcracks both on the inside and outside surfaces of the structure. Consequently, this can lead to structural defects and negatively impact the lifespan of the parts. To proactively prevent these defects, a finite element analysis is carried out to identify cracks. However, this process is time-consuming and requires significant effort due to the repetitive nature of crack modeling. This study aims to develop a crack modeling method based on the finite element model. To achieve this, the Constrained Delaunay Triangulation (CDT) technique is employed to triangulate the space while considering limitations on point connections. The effectiveness of this method is validated by comparing stress intensity factors for semi-elliptical cracks in plates and cylindrical vessels. This approach proves to be a valuable tool for crack analysis studies.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.14 no.6
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• pp.900-909
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• 2002

Fibers play a role to increase the tensile strength and cracking resistance of concrete structures. The post cracking behavior must be clarified to predict cracking resistance of fiber reinforced concrete. The purpose of this study is to develop a realistic analysis method for the post cracking behavior of synthetic fiber reinforced concrete members. For this purpose, the cracked section is assumed to behave as a rigid body and the pullout behavior of single fiber is employed. A probabilistic approach is used to calculate effective number of fibers across crack faces. The existing theory is compared with test data and shows good agreement. The proposed theory can be efficiently used to describe the load-deflection behavior, moment-curvature relation, load-crack width relation of synthetic fiber reinforced concrete beams.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.8 no.6
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• pp.205-212
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• 1996

This paper presents progressive fracture analysis of concrete using boundary element method and its stabilizing technique. To determine ultimate strength and to predict nonlinear behavior of concrete during progressive crack growth, the modelling of fracture process zone is done based on Dugdale-Barenblatt model with linear tension-softening curve. We regulate displacement and traction boundary integral equation of solids including crack boundary and analyze progressive fracture of concrete beam and compact tension specimen. Also a numerical technique which considers the growth of stress-free crack of concrete during the analysis and removes snapback of postpeak behavior is proposed.