• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권3호
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• pp.52-62
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• 1994

기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.

• 기계저널
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• 제35권3호
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• pp.242-251
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• 1995

균열(crack)을 갖는 부재의 강도를 평가할 때에 있어서 응력확대계수를 이용하는 데에 대한 합 리성은 현재까지 의심할 여지없는 사실로서 받아들여지고 있다. 그 근거는 소규모 항복의 조건이 만족되고 있을 때에는 균열의 치수가 틀리더라도 균열선단부근의 역학적 상태는 응력확대계수 만에 의해 지배된다는 사실에 있다. 한편, 노치(notch)를 갖는 부재의 강도를 평가할 때에 최대 응력만을 고려하는 것은 불충분하다. 예를 들면, 그것은 노치반경 .rho.가 10 mm 정도의 노치와 .rho.가 0에 상당하는 균열과는 최대응력 .sigma.$_{max}$를 같게 하더라도 역학적 상태의 가 혹함(severity)이 동일하게 되지 않는다는 사실로부터도 명백하다. 그렇다면, .rho.가 0과 10 mm의 중간값, 예를 들면 1 mm 혹은 0.1 mm일 때와 같은 역학적 상태의 가혹함이 생기기 위해서는 .sigma.$_{max}$가 얼마이면 될까\ulcorner 또는, 만약 .rho.가 틀릴 때, 동일한 현상(same phenomenon)이 생기지 않는다고 한다면 그것은 어떠한 물리적 배경에 근거한 것일까\ulcorner 이글에 서는 이러한 질문에 대한 해답과 함께 선형파괴역학과 선형노치역학이 생겨나게 된 간략한 역사적 배경과 선형노치역학의 개념에 대해 언급하기로 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1411-1417
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• 2010

탄소섬유강화 복합재료는 높은 비강도, 비강성, 설계유연성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 각광받고 있는 구조재료이다. 대부분의 CFRP 복합재료 제품들은 여러 부품들을 주로 볼트, 핀 등의 기계적인 방법으로 조립하여 제작된다. 볼트나 핀에 의해 발생하는 hole 은 구조물 내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 피로하중에 의한 CFRP 복합재료 홀 노치재의 잔류강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여, 시편에 일정 반복 수만큼 피로하중을 부여하였으며, 이후 파괴시험을 통하여 홀 노치재의 잔류강도를 측정하였다. 그 결과, 피로하중으로 인해 하중방향의 균열이 발생하는 것을 확인하였으며 이 균열이 홀의 노치효과를 감소시켜 잔류강도를 증가시키는 것으로 생각되었다. 시편의 잔류강도는 일정 수준까지 증가하다가 감소하는 것으로 평가되었으며, 이를 Reifsneider 등의 평활재 잔류강도 저하모델과 Yip 등의 홀 노치재 응력재분포 함수를 이용하여, 피로하중 하의 홀 노치재 잔류강도 변화를 수식으로 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.481-486
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• 2010

Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) 복합재료는 높은 비강성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 점점 사용이 증가하고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료는 여러 부품들의 조립을 통해 제작된다. 이러한 독립된 부품들은 볼트, 핀 등과 같은 기계적인 방법을 통해 체결된다. 볼트나 핀에 의한 hole은 구조내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인이 된다. 본 논문에서는 홀의 크기와 시험편 폭이 노치재의 파괴강도에 끼치는 영향을 평가하여 hole을 포함하고 있는 평직 CFRP 복합재료의 정하중 파괴 강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 홀 크기와 시험편 폭에 따른 점응력 조건의 특성길이를 평가하였으며, 특성길이와 노치재의 파괴강도의 관계를 확인하였다. 이를 이용하여 노치재의 정하중 파괴기준을 재정의하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 추계학술발표회논문집(2)
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• pp.557-562
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• 1996

조사전 및 감시시험시 용접열영향부(heat affected zone, HAZ)의 인성평가를 위해 제작되는 샤피(Charpy) 충격시험편의 노치(notch) 위치에 대하여 현재의 규정에 대한 타당성을 검토하였다. 적용규정은 HAZ 시험편의 노치위치를 용접용융선(fusion line, FL) ＋ 모재측 0.8 mm 로 제한하고 있다. 그러나, 본 연구결과, 이 부위는 다층(multipass) 용접시 후속열이력에 의해 결정립이 미세화되어, 인장강도와 경도 및 충격인성이 모재나 용접부에 비하여 양호하게 나타났다. 한편, FL ＋ 4 mm 이상의 다른 위치에서는 강도와 경도 및 충격인성이 모두 모재와 용접부에 비하여 낮은 값을 보였다. 이는 다층용접에 의한 후속열이력 및 용접후열처리(post weld heat treatment, PWHT)에 의해 금속조직학적 영향을 받은 것으로 판단되었다. 일련의 시험결과로부터, 조 사전 및 감시시험용 샤피충격시험편의 HAZ 에 있어서의 노치위치에 대한 현재의 규정을 재검토할 필요가 있음을 제안하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.57-67
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• 1993

The fracture behavior of plain woven glass/epoxy composite plates with a crack is investigated under static tensile loading. It is shown in this paper that the characteristic length associated with the point stress criterion depends on the crack length. To predict the not ched tensile strength, the point stress criterion proposed by Whitney and Nuismer are modified. An excellent agreement is found between the experimental results and the analytical prediction of the modified point stress criterion. The condition of unstable crack growth in the presence of a per-existing flaw(machined notch) is examined by means of the maximum stress intensity factor $K_max$ using maximumload P$_max$. The values of $K_max$ evaluated from energy release rate G$_max$(the compliance me thod) indicate a wide difference. Therefore in regard to anisotropy and heterogeneity of the composite materials studied, the modified shape correction factor f(a/W) is obtained. $K_max$evaluated by the compliance method a little or insignificantly depends on the initial crack length a, the specimen thickness B, the crack angle .theta. and the specimen geometry.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.255-261
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• 2005

본 연구에서는 매년 많은 양의 석탄회 발생으로 인한 환경오염을 줄이고 천연자원의 채취와 고갈로 인한 문제를 극복하기 위해, 산업 폐기물의 건설재료로서의 재활용 가능성을 확보하기 위한 기초적인 연구자료를 제시하였다. 압축강도실험을 통하여 재료에 대한 탄성계수값을 측정하였으며, 3점 휨파괴시험으로부터는 파괴에너지, 초기노치비, 노치민감도등을 평가함으로써 파괴역학적 파라메타를 제안하였다. 실험 결과, 초기강도는 콘크리트에 비해 낮으나 장기강도에서는 비슷함을 볼 수 있었다 하지만 파괴강도가 증가함에 따라 취성적인 경향을 보이면서 파괴에너지값은 낮음을 알 수 있었다. 또한 하중-변위곡선과 하중-균열개구변위곡선의 형태는 모두 비슷한 형태를 띠고 있었으며, 재령이 증가할수록, 노치비는 작을수록 최대하중값이 커지면서 파괴시의 처짐은 감소함을 알 수 있다. 하지만 파괴강도가 커지면서 취성적인 경향으로 최대하중이후의 연화구간의 기울기가 급해짐을 볼 수 있었다. 따라서 연성의 확보에 대한 추가적인 보완연구가 진행되어진다면 충분히 건설재료로 사용 가능할 것으로 판단되어진다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권5호
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• pp.165-175
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• 1997

실제구조물의 균열을 노치를 삽입하는 방법으로 시뮬레이션하고 콘크리트 강도와 철근비를 변수로하는 실험적 연구를 통하여 철근콘크리트 보의 강판접착에 의한 보강효과를 규명하였다. 보강철근비와 보강된 보의 최대내력과의 관계를 회귀식을 통하여 제안하고 강판보강도니 보의 최대내력과 연성측면에서 구조적 거동을 고찰하였으며 최대내력시까지 외부강판과 철근콘크리트 보의 합성작용이 유지되는 것을 확인하였다. 또한 노치에 의하여 시뮬레이션된 균열의 영향을 고려하여 강판보강된 철근콘크리트 보의 휨강성을 평가하도록 실험결과를 회귀분석하여 실험식을 제안하였다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2010

최근 들어 높은 비강성, 화학적 특성 등으로 인하여 CFRP 복합재료는 여러 분야에서 많이 사용되고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료를 이용한 구조물들은 여러 개의 독립된 부재들은 볼트(bolt)나 핀(pin)과 같은 기계적인 체결방법에 의해 조립 제작된다. 이때 독립된 부재들을 하는 경우가 많은데, 이와 같은 체결법은 홀과 같은 불연속부를 부재에 형성하게 된다. 홀 등의 불연속부는 재료 내의 노치로 작용하여 정하중 및 피로하중 하에서 재료의 강도를 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 평활재와 홀 노치재를 이용하여 실험적으로 피로수명을 평가하였으며 이 결과들을 비교하여 홀 노치재의 피로수명 예측식을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.275-282
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• 2012

본 연구에서는 탄소강 배관 재료의 동적변형시효 거동에 미치는 노치에 의한 응력과 변형 집중 효과를 파악하기 위해서, 표준 시편과 노치 시편을 이용하여 다양한 온도와 시험 속도에서 인장시험을 수행하였다. 또한, 시편의 형상에 따른 응력과 변형률 상태의 차이를 파악하기 위해서, 각 시편에 대한 유한요소 시뮬레이션을 수행하였다. 노치 시편을 이용한 인장시험 결과에서도 표준 시편에서 관찰된 것과 같은 동적변형시효의 증거인 serration과 인장강도의 증가 현상이 관찰되었다. 동일한 시험 속도에서 인장시험이 수행된 경우에 표준 시편에 비해 노치 시편에서 동적변형시효 현상이 고온에서 나타났다. 유한요소 해석 결과에 의하면 표준 시편에 비해 노치 시편에서 동적변형시효가 고온에서 나타나는 것은 노치부에서 응력과 변형의 집중으로 인한 높은 변형률 속도에 기인하는 것으로 확인되었다.