• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.637-643
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• 2011

본 논문에서는 결합 기반 페리다이나믹스 해석법을 사용하여 동적취성 파괴시뮬레이션을 수행하였다. 페리다이나믹스 모델은 분기 균열, 균열 불안정성, 균열 경로의 비대칭성, 연쇄 분기 균열, 2차 균열 전파 등 다양한 동적취성 파괴현상을 잘 해석해 낼 수 있다. 본 논문에서는 분기 균열의 분기 각도와 균열 전파속도에 대한 응력파의 영향에 대해 연구하였다. 극한 시점에 도달한 균열은 둘 이상으로 분기되어 전파되고 그 전파속도는 기존 균열의 전파속도와 크게 달라지지 않는다는 사실이 여러 실험을 통해서 입증이 되었다. 페리다이나믹스로 해석된 분기 균열은 실험을 통해 제안된 균열 전파현상들과 잘 부합되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.433-440
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• 2002

본 연구에서는 균일한 인장과 굽힘을 받는 반무한 평판내의 분기균열에 대하여 해석하였다. 중첩의 원리를 이용하여 인장과 굽힘을 받는 분기균열에 대하여 응력 및 모멘트 확대계수를 해석하였다. 응력확대계수는 유한요소법과 J 기저 상호매개적분을 이용하여 해석하였고, 모멘트확대계수는 균열선단의 모멘트로부터 모멘트외삽을 이용하여 계산하였다 무차원화된 응력확대계수와 모멘트확대계수에 대한 수치해석 결과는 분기균열 길이와 주균열의 비, 그리고 분기균열각의 함수로 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.309-316
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• 2015

상태 기반 페리다이나믹 모델은 일반적인 재료 구성 모델을 구현할 수 있고 비국부 영역 내에서 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형을 모두 표현할 수 있다. 따라서 상태 기반 모델은 복잡한 동적 취성 파괴 현상(분기균열, 2차 균열, 계단균열, 균열 유착 등)을 해석하는데 유용하다. 본 논문에서는 평면응력 탄성체에 대해 2차원 상태 기반 페리다이나믹 모델을 적용하고 에너지해방율과 페리다이나믹 에너지 포텐셜로부터 손상 모델을 구성하였다. 페리다이나믹 파괴 해석 모델을 통해 취성 유리 재료에 대해 균열 면에 평행한 압축 응력파가 균열 분기 패턴에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험을 통해 관찰된 동적 균열 진전 및 분기 패턴에 대한 주요 특성들이 페리다이나믹 해석을 통해 확인되었다. 또한 강한 인장 하중 하의 계단균열과 이차균열 등이 상태 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 통해 잘 모사가 되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.425-431
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• 2015

본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.105-114
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• 2018

본 연구에서 페리다이나믹 이론 모델을 이용하여 준정적하중과 동적 하중, 균열전파와 분기균열 패턴 그리고 등방성재료, 직교 이방성 재료의 균열 진전 해석 등 다양한 조건을 고려한 전산 시뮬레이션을 수행하여 그 적합성을 검토하였다. 초기 균열은 없지만 중심에 홀이 있는 등방성 재료, 초기 균열이 존재하는 등방성 및 이방성 재료에 대한 전산 시뮬레이션이 수행되었다. 조정 동적 완화 기법이 사용되어 준정적 하중을 모사하였고, 이방성 재료 해석에서는 고전 연속체 역학과 페리다이나믹의 변형률 에너지를 고려한 균질화 방법이 사용되었다. 균열 전파와 분기 균열이 성공적으로 확인되었으며 파괴 거동의 시작과 그 방향 역시 페리다이나믹 이론으로 확인되었다. 페리다이나믹을 균질화 방법을 사용하여 비교적 복잡한 이방성 재료에 적용한 경우 역시 실험 결과 값과 비교하여 검증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.487-490
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• 2004

In this paper, we investigated the characteristics of initiation and propagation behavior for fatigue crack observed by changing various shapes of initial crack and magnitudes of loading in modified compact tension shear(CTS) specimen subjected to shear loading. In the low-loading condition, the secondary fatigue crack was created in the notch root due to friction on the pre-crack face grew to a main crack. In the high-loading condition, fatigue crack under shear loading propagated branching from the pre-crack tip. Influenced by the shear loading condition, fatigue crack propagation retardation appeared in the initial propagation region due to the reduction of crack driving force and friction on crack face. In both cases, however, fatigue cracks grew in tensile mode type. The propagation path of fatigue crack under the Mode II loading was 70 degree angle from the initial crack regardless of its shape and load magnitude.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.22-26
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• 2001

In this paper, we examine the steady state dynamic electromechanical behavior of an eccentric Yoffe crack in a piezoelectric ceramic layer bonded between two orthotropic elastic layers under the combined anti-plane mechanical shear and in-plane electrical loadings. We adopted permeable crack face condition. Numerical values on the dynamic energy release rate are obtained. The initial crack propagation orientation for PZT-5H piezoceramic is also predicted by maximum energy release rate criterion.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.205-210
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• 2001

Fatigue crack growth tests were carried out using high manganese cast steel under constant amplitude loading. Average crystal grain sizes of the material are $200{\mu}m$ and $1000{\mu}m$. For this material, ${\Delta}K_{th}$ is about $8MPa{\sqrt{m}}$ which is quiet large as compared to the general structural steels and the crack growth rate is lower than the general structural steels especilly in the low ${\Delta}K$ regsion. The reason of this behavior is crack closure due to fracture surface roughness and fretting oxide. The relationship between da/dN and the ${\Delta}K_{eq}$ was represented by narrow band regardless of the stress ratio.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.297-303
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• 2014

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.