• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.409-417
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• 2014

구조물의 파괴는 주로 제조 과정에서 생긴 결함이나 사용 중 국부적인 손상의 원인으로 발생되는 균열에 의해 나타난다. 따라서 구조물이나 관련된 부품들의 균열 성장 과정을 분석하는 것은 구조물의 안정성 확보를 위하여 매우 중요하다. 본 논문에서는 균열의 성장을 분석하기 위해 노치가 있는 시편을 인장 실험하며, 마이크로 포커스 X-선 단층촬영을 이용하여 균열 성장을 관찰하였고, 노치가 있는 시편의 단층촬영의 영상으로부터 3 차원 재구축하여 만든 유한요소 모델과 이상적인 모양의 노치를 만든 유한요소 모델을 XFEM에 적용하여 3 차원 균열 성장의 시뮬레이션을 실시 하였다. 실제 시편의 인장 실험 결과와 시뮬레이션 실험들의 결과를 비교하였고, 보다 정밀한 3 차원적 균열 성장의 분석을 위해서는 실제적인 구조물 및 균열의 형태에 대한 3 차원 모델링이 반드시 실시되어야 함을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권5호
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• pp.493-500
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• 2001

기존의 누설자속 탐상용 pig를 이용한 가스배관 검사시 축 방향 길함의 검출은 매우 어렵다. 본 논문에서는 원주 방향의 전류와 축 방향 응력부식균열(SCC)의 상호작용을 이용한 새로운 기술을 소개한다. 이 방법의 타당성은 유한요소법을 통하여 연구하였는데, 이러한 상호작용의 유한요소 해석은 재료의 비선형성, 무체적성 균열의 작은 크기, 속도 효과를 고려한 시간 단계별 계산등으로 인한 컴퓨터성능 제한으로 매우 어렵다. 이 논문에서는 이 문제점을 해결하기 위해 교란방법(perturbation method)을 이용한 새로운 방법을 제시하였다. 전체 해석과정은 순차적으로 수행할 수 있는 4개의 간단한 과정들로 나누어 수행하였다. 모델링 결과는 이 방법이 하나의 SCC 또는 여러 개가 존재하는 SCC 군을 효과적으로 검출 할 수 있음을 보여 주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.321-327
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• 2007

본 연구는 탄성균열문제를 신속하고 정확하게 해석할 수 있는 새로운 개념의 그리드(grid) 없는 유한차분법을 제시한다. 이동최소제곱법을 이용한 Taylor 전개식 구성을 통해 직접적인 미분계산 없이 근사함수와 그 미분을 손쉽게 계산한다. 그리드로 인한 절점 간의 종속성이 없어 해석영역 내의 불연속면 모델링이 용이하여 차분식 구성시 균열로 인한 불연속 효과를 고려하는 과정도 자연스럽다. 유한차분법에 근간을 두고 있어 지배 미분방정식을 직접 이산화하기 때문에 수치적분이 필요한 수치기법에 비해 계산속도도 빠르다. 모드 I과 모드 II 균열문제 해석을 통해 본 해석기법이 정확하고 효율적으로 응력확대계수를 계산할 수 있음을 보였다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권6호
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• pp.205-212
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• 1996

본 논문은 경계요소법에 의한 콘크리트의 진행성 파괴해석과 연화거동 해석시 발생하는 불안정 거동을 규명하는 연구이다. 파괴가 일어나는 콘크리트에 작용하는 최대하중을 구하고 콘크리트의 균열 성장에 따른 비선형거동을 예측하기 위하여 균열선단의 브리징 영역에 Dugdale-Barenblatt형 모델을 사용하였으며, 브리징 영역의 인장연화 상태를 선형인장연화 곡선을 사용하여 모델링하였다. 경계요소법을 사용하였으며 콘크리트의 파괴진행을 해석하기 위하여 변위 및 표면력 경계적분방정식으로부터 균열을 포함한 연속체의 균열 경계적분방정식을 정식화하였으며, 콘크리트 보와 인장시편에 대하여 진행성 파괴해석을 실시하였다. 또한 콘크리트의 진행성 파괴해석에 자유응력균열의 성장 및 진행을 고려하지 않음으로서 발생하는 불안정 연화거동을 제거하는 수치해석기법을 제시하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1805-1809
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• 2000

발전기 운전중 발생되는 전자력은 고정자 권선 특히 단말권선와 진동을 유발시켜 피로 균열을 발생시킬 수 있으며 이로 인한 권선 누수 사고 및 발전기 수명 저하를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 500MW급 발전기 고정자 단말 권선을 모델링하여 이를 운전중인 발전기 고정자 권선 단말부의 진동 특성과 비교하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권1호
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• pp.145-153
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• 1996

콘크리트의 파괴진행영역은 콘크리트의 균열선단의 브리징영역과 미세균열영역으로 구성되는 비선형영역으로서 콘크리트의 파기거동을 지배한다. 파괴진행영역을 고려한 파괴역학은 콘크리트에 유용하게 적용될 수 있으며 파괴진행영역 모델의 개발은 콘크리트의 파괴현상을 규명하는데 매우 중요하다. 본 논문에서는 콘크리트의 균열진행을 해석하기 위하여 선형 인장 연화곡선을 사용한 Dugdale-Barenblatt형 모델로 콘크리트의 브리징영역을 모델링하였고 이를 이산균열방법을 사용하여 단지 요소경계면에 파괴진행영역을 발생시켜 유한요소 해석하는 방법과 요소내의 불연속 균열면을 도입한 균열요소를 사용함으로써 이산균열방법의 결점을 보완한 해석방법을 제시하였다. 또한 해석 예를 통해 균열진행해석에 사용된 유한요소모델을 검증하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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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.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.70-76
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• 2013

Several finite element models for the leak-before-break (LBB) assessment of overlay dissimilar metal weldment were constructed and analyzed to develop a simple finite element modeling method. The J-integral, crack opening displacement (COD) and J-integral distribution along the crack front in thickness direction due to the applied moment were obtained from the analysis results of the constructed finite element models, and studied compared to the previous literatures. It is concluded that the modeling with base material only is simple and produces a slightly conservative results compared to the complex modeling composed with weld metal and base metal in the calculation of J-integrals and COD values which are used for the calculation of fracture toughness and postulated leakage crack length respectively.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.693-700
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• 2015

혼합모드 피로하중을 받는 균열을 갖은 CTS 시편에 대하여 균열경로 예측이론과 Tanaka 의 등가 응력확대계수식을 적용하여 피로균열진전거동을 평가하였다. 새롭게 생성되는 균열선단의 응력확대계수 산정은 ANSYS 를 이용한 유한요소법을 통해 이루어졌고, 균열경로와 균열증분은 마이크로소프트 엑셀에 프로그래밍한 균열경로예측식과 Paris 식으로 계산되었다. 균열증분으로 새롭게 생성된 균열선단의 기하학적인 정보는 엑셀의 기능을 이용해 ANSYS 의 KSCON 명령어가 인식할 수 있게 변화시켜 균열모델링을 용이하게 하였다. 반복적인 균열해석을 위해 유한요소법과 엑셀을 결합한 FECTUM(Finite Element Crack Tip Updating Method)을 개발하였다. 개발된 FECTUM 을 편측 3 점 굽힘을 통해 혼합모드의 구현이 가능한 SENB 시편(Single Edge Notched Bend Specimen)에 적용해본 결과, 균열경로는 물론 파단될 때까지의 피로하중 반복수의 차이가 3% 미만으로 잘 일치하는 모습을 보여, 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권9호
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• pp.26-31
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• 2003

노후 항공기는 일반적으로 다중손상(MSD)이라고 하는 폭넓게 분포된 피로손상을 내포하고 있다. 2024-T3 알루미늄합금과 같은 연성재료에 있어서 다중손상은 전통적인 파괴역학에서 예측할 수 있는 것보다 낮은 운용수명을 예측하게 만드는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 다중손상을 갖는 평판 구조물을 모델링한 Fastener Hole을 갖는 2024-T3 알루미늄합금 판재로 제작된 Hole/Slot type M(T) 시편에 예입압입을 적용한 후 피로시험을 수행하여 피로균열 성장지연에 의한 운용수명 증가에 대한 효과를 연구하였다. 예비압입을 적용한 시편은 파단에 이르는 사이클수가 최소 10배에서 최대 40배까지 증가하였으며, 일정진폭 하중의 최대값을 증가시킴에 따라서 그 효과가 감소함을 보여주었다. 또한, 압입에 의한 균열성장지연 메커니즘은 균열진전경로가 압입자국에 들어서면서 균열성장률이 감소하기 시작하며 압입자국의 중심을 지나면서 최소균열성장률 상태로 일정한 시간동안 균열성장이 정체됨으로써 피로수명이 연장됨을 밝혔다.