• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권2호
• /
• pp.1-9
• /
• 2012

철근콘크리트 구조물은 사용연한과 지진 등의 영향으로 균열손상이 주요부재에서 발생되며, 이러한 손상을 보수하기 위해 많은 시간과 노력이 낭비되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 소형 리드스위치 센서를 휨시험체 내외부에 매입하거나 부착하여 외력에 의한 균열손상을 스스로 나타내는 스마트 부재에 대하여 연구하였다. 균열손상을 모니터링하기 위해 RF시스템을 리드 스위치센서와 이용하였다. 휨시험체 중앙에 하중이 재하되면 매입되거나 부착된 리드 스위치센서가 파괴되고, 이와 연결된 RF시스템은 손상정보를 전달한다. 본 연구는 무선주파수를 응용한 건축부재의 손상자현 시스템에 대한 기초적 연구이다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.357-361
• /
• 2011

본 논문에서는 확률적 불확실성을 포함한 손상 장에서 강성저감 효과를 추정하는 방법을 제안하였다. 실제 교량 구조물에 분포된 손상 장은 매우 불확실하며 손상의 위치와 형상 또한 정확히 알 수 없는 경우가 많다. 그러나 대부분의 손상 추정 문제는 균열이나 손상의 위치와 형상을 기지의 주어진 정보로 가정하고 손상을 추정한다. 제안 기법에서는 이러한 손상의 위치와 형태가 본질적으로 불확실하다는 가정 하에 이 불확실성을 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 도입하여 기술한다. 교량에 국부적으로 발생된 손상은 교량의 요소강성의 저감 분포로 변환되어 손상이 발생한 전체 시스템의 강성을 표현하고 이를 통해 손상이 발생한 시스템의 전체 응답을 해석할 수 있게 된다. 수정 가우스 강성 저감 분포 함수는 손상 분포의 개략적 중심을 표현하는 평균 변수와 강성 저감의 비국소적 분포 특성을 묘사하는 표준편차 변수, 손상 중심의 손상 정도를 표현하는 강성저감 변수로 구성된다. 본 논문에서는 손상 장에서 손상의 위치나 형태에 대한 확률적 불확실성을 기술하는 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 포함한 유한요소모델을 정식화하여 제시한다. 또한 단일 또는 복합 균열로 인해 교량 구조물에 국부적인 손상이 야기된 경우에 대한 수치 예제를 통하여 균열 등에 대한 정보가 불확실하더라도 수정 가우스 강성 저감 분포 함수를 통해 강성 저감 효과가 분석될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.306-313
• /
• 2011

항공기 부품에 대한 손상허용해석은 구조적 안전성 및 신뢰성 보장을 위해 면밀히 평가되어야한다. 손상허용기법은 항공기 주구조의 피로 설계기법으로 초기균열의 존재를 고려하여 피로수명을 산정한다. 따라서 손상허용해석에서는 피로 균열성장 수명의 계산이 요구되며, 이를 바탕으로 부품의 점검시간 및 교체주기를 결정한다. 본 논문에서는 형상이 복잡한 터빈 휠에 대하여 손상허용해석을 수행하였다. 형상이 복잡한 구조의 균열성장수명평가 시에는 주요 변수인 응력확대계수의 식을 알기 어려워, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 많은 시간이 요구된다. 이러한 문제를 해결하고자 특정 균열길이에 대한 응력확대계수를 유한요소해석으로 계산하고, 생성된 데이터의 회귀분석을 통해 응력확대계수의 근사모델을 생성하였다. 균열성장 수명은 근사모델의 적분으로 계산하였으며, 근사모델을 사용하여 균열성장 수명평가와 손상허용해석의 효율을 높일 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제27권6호
• /
• pp.219-224
• /
• 2014

탄소나노튜브(CNT)의 물성은 고분자재료의 기계적, 전도성, 열적 물성을 향상시켜주기 때문에 많은 분야에서 소재개발을 진행 중이다. 본 연구에서는 사전에 CNT 10 wt% 페이스트를 제조하여 나노입자에 대한 분산도와 나노복합재료 생산성을 높일 수 있는 기초 재료를 제조하였다. 제조된 CNT 10 wt% 페이스트를 이용하여 손상 감지용 CNT 나노복합재료를 제조하여 균열에 대한 손상감지능과 균열 보강효과에 대한 영향을 연구하였다. CNT 10 wt% 페이스트를 이용하여 제조된 CNT 1 wt% 나노복합재는 일반 CNT 파우더를 이용하여 CNT 1 wt% 나노복합재료를 제조하였을 경우보다 인장과 굴곡물성이 높음을 확인하였다. CF30wt%/PP에 인위적인 균열을 제조하고, 균열부위에 CNT 나노복합재료를 보강하여 균열 및 파괴 발생 감지능을 균열크기에 따라 전기저항 측정법과 인장물성평가를 통해 분석하였다. CNT 나노복합재료를 균열 부위에 보강하여 CF30wt%/PP의 인장물성을 분석하였을 경우, 균열보강효과가 있었다. 균열크기가 증가함에 따라 CNT 나노복합재료의 보강효과의 증가되었다. 이는 CNT 나노복합재료와 CF30wt%/PP간의 접착면 증가로 균열전파를 지연하기 때문이다. CNT 나노복합재료의 손상감지능에 대해서는 전기저항 평가법으로 분석하였으며, 접착면에서의 분리로 인해 CNT 나노복합재료에 충격이 가해져 높은 전기저항 증가구간을 확인하였다. 손상감지용 CNT 나노복합재료의 균열방지효과와 손상감지에 대한 전기저항 평가법의 가능성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.149-159
• /
• 1999

본 연구에서는 고유진동수를 사용하여 균열의 위치와 크기를 발견하는 비파괴 균열발견모델을 유도하고 Euler-Bernoulli 보를 대상으로 이 모델의 적합성을 검증하였다. 먼저, 균열위치예측모델과 균열크기예측모델로 이루어진 균열발견체계를 제시하였는데, 균열위치예측모델은 모드민감도와 고유진동수 사이의 선형적인 관계로부터 간접적으로 유도되었으며 균열크기예측모델은 균열발생에 의한 변형에너지의 손실을 진동특성치의 변화와 비교하는 동적 파괴역학적 방법으로부터 유도되었다. 다음으로, 기존에 발표된 양단-자유보에 대한 진동모드 실험결과를 사용하여 균열위치와 균열크기를 예측하고 평가하므로 균열발견모델의 적합성과 적용성을 실험적으로 검토하였다. 대부분의 손상시나리오에서 균열위치와 균열크기 예측치는 실제값과 근사하게 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.54-61
• /
• 2000

피로손상이 발생하는 초기단계는 결정립계나 석출물, 그리고 잔류응력과 같은 전위(dislocation)의 이동성에 영향을 미치는 변수에 의해 지배되는 것으로 널리 알려져 있으나, 물리적으로 손상의 발생을 탐지할 수 있는 단계는 미소균열의 발생단계라 할 수 있다. 미소균열은 microcrack으로 부르는 것이 일반적이지만 피로손상의 문제에서만은 short(or small) fatigue crack으로 통용되고 있다. 따라서 미소균열 보다는 소균열 또는 피로 단균열이 더 알맞은 용어일지도 모르는데, 그 크기가 수 ${\mu}m$에서 수 mm의 범위에 걸친 균열의 총칭이다. 이러한 크기라면 대략 통상적인 비파괴시험 방법으로 탐지할 수 있는 범위의 한계 부근에 있으므로 피로손상의 탐지와 관련된 비파괴평가의 역할과 관련하여 새삼스럽게 한번 짚고 넘어가는 것도 의미 있는 일이라 생각된다. 피로와 관련하여 보고된 비파괴평가에 관한 연구는 감히 그 숫자를 헤아릴 수 없이 많으나 그 대부분은 피로균열의 성장 및 전파에 관한 것으로, 피로 단균열과 관련한 연구는 상대적으로 적으며 특히 국내에서는 거의 찾아볼 수 없다. 그러나 피로 단균열의 탐지와 관련하여 지금까지 전세계적으로 보고된 연구 결과는 다수 있으므로 여기서는 주로 비파괴평가로 볼 수 있는 연구에 대해서만 살펴보기로 한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권3호
• /
• pp.269-273
• /
• 2015

일차수응력부식균열 개시 모델과 거시적 현상학적인 손상역학 접근론에 기반한 유한요소 손상해석을 수행하여 Alloy 600TT 로 제작된 원전 증기발생기 전열관에 발생하는 일렬 원주방향 표면 일차수응력부식균열의 성장에 미치는 균열 간격의 영향을 고찰하였다. 기존 연구 결과와의 비교를 통해 손상해석 방법의 타당성을 검증하였다. 검증된 방법을 일렬 원주방향 표면 일차수응력부식균열에 적용하였다. 적용한 결과, 단일 균열에 비하여 일렬 균열의 경우 보다 빠른 합체시간과 관통시간을 보이며 균열 간격이 증가할수록 합체시간과 관통시간은 증가함을 확인하였다. 또한 일정 간격이상으로 두 균열이 떨어지면 합체 이전에 관통될 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권6C호
• /
• pp.305-314
• /
• 2012

본 연구에서는 미소파괴음을 활용하여 한국 원자력 연구원 지하처분연구시설에서 채취한 화강암의 손상도를 정량적으로 평가하였다. 해석결과 균열손상기준은 균열개시, 균열손상응력은 일축압축강도의 약 48%, 72%이며 균열손상기준에 따른 암석의 손상은 시료에 가해지는 응력이 균열손상응력을 초과하면서부터 0.06에서 일축압축강도의 80%, 90%에서는 0.34, 0.60로 급격히 증가하였다. 이는 축 방향 변형계수를 활용한 손상도 결과와 유사하여 단순회귀분석 결과 두 기법의 상관관계는 0.90로 상관성은 매우 높은 것으로 나타났다. 이에 미소파괴음 에너지를 활용한 손상도 결과와 모어-쿨롱 파괴규준을 이용하여 응력수준에 따른 축 방향 변형계수, 암석의 강도, 점착력, 내부마찰각 변화를 분석한 결과 균열손상응력 이전까지는 원결과보다 각각 6%, 12%, 7%, 3% 감소하였지만 일축압축강도의 90%수준에서는 69%, 72%, 62%, 24%로 감소의 기울기는 급격히 증가하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제14권4호
• /
• pp.248-260
• /
• 2004

응력 증가에 의한 취성 암석의 손상은 미세균열의 개시로부터 시작하여 각 개별 균열들의 전파 및 결합에 의해 거시적인 파괴면을 발생시킨다. 전통적으로 암반의 손상 및 파괴현상을 설명하기 위해 거시적인 파괴 기준이나 탄소성 모델과 같은 연속체적인 접근법이 주류를 이루어왔다. 하지만 개별적인 균열들의 개시와 전락 과정을 명시적으로 고려할 수 있다면 현상론적인 관점에서 보다 실제에 가까운 암석 손상 및 파괴 과정을 재현할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 암석의 균열 진전 모델링을 위해 개발된 경계요소 코드인 FRACOD를 이용하여 암석의 손상 및 파괴 과정을 모사한 결과를 제시한다. 수치일축압축시험을 통해 개발된 모델의 적정성을 검증하고 암반의 치수효과를 고려한 현실적인 암석 파괴 과정을 재현하였다. 또한 이러한 접근법의 적용 사례로서, 실제 굴착이 진행중인 심부 수갱 암반 주변에서 심도와 암반 특성에 따라 균열 진전과 이에 따른 암반 손상의 범위를 예측한 결과를 제시하였다. 이 접근법은 취성도가 큰 암반에서 발생하는 안정성 문제에 대한 공학적인 해법을 찾는데 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
• /
• 제21권4호
• /
• pp.295-304
• /
• 2011

방사성폐기물처분장 주변 암반의 수많은 불확실성을 이해하기 위해서는 무결암에서 발생하는 균열의 성장과 거동 분석은 필수이다. 이에 본 연구에서는 처분장과 유사한 지질적 구조적 특성을 지닌 한국원자력연구원 내에 위치한 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 시료를 이용하여 균열의 성장과 이에 따른 손상도를 AE parameter와 모멘트텐서해석법을 이용하여 분석하였다. 시료의 균열개시 균열결합 균열손상응력은 최대강도의 0.45배, 0.73배, 0.84배인 것으로 나타났다. 모벤트텐서해석법을 이용한 결과 응력 초기에는 인장균열의 발달이 우세하였으나 응력 수준이 증가함에 따라 전단균열이 발달하였다. 또한 시료에 균열손상응력 이상의 응력이 가해지면 파괴면을 중심으로 불안정한 전단균열이 발생하였으며 이는 파괴에 직접적인 역할을 하는 것으로 해석되었다.