• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.597-610
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• 2022

중간주응력을 고려한 마찰재료의 파괴거동에 대한 확고한 이해는 대심도 보어홀 안정성 및 단층해석 등과 관련된 현장 적용의 고도화를 위한 필수적인 과정이다. 본 연구는 진삼축압축 조건을 물리적으로 구현하는 장비를 설계·제작하였으며 마찰재료로 제작된 석고 시료에 대한 진삼축압축시험을 통하여 재료의 파괴거동 특성을 논의하고 삼차원파괴함수의 적용성을 검토하였다. 진삼축압축시험을 위한 석고 재료는 52(w) × 52(l) × 104(h) mm의 직육면체 시료로 성형하였으며 다양한 조합의 𝜎₃, 𝜎₂의 조건으로 총 24회의 진삼축압축시험이 수행되었다. 또한, 삼차원 파괴기준식의 파라미터로 사용되는 석고의 강도정수 측정을 위하여 전통적인 일축압축시험 및 삼축압축시험이 수행되었다. 석고 재료의 응력-변형 특성은 중간주응력과 최소주응력의 차이가 클수록 취성거동이 더욱 강하게 나타났으며, 시료의 강도 및 변형은 중간주응력의 변화를 반영하는 것으로 평가되었다. 주응력 좌표계에서 시험 데이터에 대한 비선형 다중회귀분석을 수행한 결과 수정 Wiebols-Cook 파괴기준 및 수정 Lade 파괴기준이 석고 시료에 대한 삼차원 파괴기준으로 가장 적합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.230-239
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• 1995

암석의 인장강도 실험법의 하나로써 새롭게 개발된 Hoop Test에 대한 이론적 뒷받침을 하고자 유한요소법을 사용하여 응력분포를 해석하였다. 간단하며 사용하기 편리한 실험장치이지만 시료가공시 생길 수 있는 내부공의 지름에 대한 오차, 재부공벽면과 하중장치외벽과의 마찰 등이 있어 이들로부터 발생할 오차를 평가해 보았다. 또한 시료의 안지름과 바깥지름의 비율이 응력의 크기에 끼치는 영향을 조사하였다. 응력해석결과, 일반적인 시료준바에 필요한 주의만 기울이면 실험치에 별다른 영향을 주지않는 것으로 제안되었고 이는 그동안의 실험결과의 신뢰성을 이론적으로 보충해 주었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.172-183
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• 2019

Hoek et al.(2002)이 개발한 일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴기준식은 암반의 파괴응력 조건을 정의하는 비선형 함수이다. 관련 강도정수들은 GSI 지수값을 이용하여 체계적으로 결정된다. GSI 지수는 현장 암반의 상태를 정량화한 수치이므로 GHB 파괴기준식은 현장의 암반조건을 파괴기준식에 반영할 수 있는 실용적인 암반파괴함수이다. 대부분의 암반공학 기술자들이 선형 Mohr-Coulomb 파괴기준식에 익숙하며, 다수의 암반공학 소프트웨어들이 Mohr-Coulomb 식을 채택하고 있음을 고려하여 등가마찰각과 등가점착력 계산식이 GHB 파괴기준식 발표와 함께 제시되었다. 그러나 이 목적으로 제시된 등 가마찰각 및 등가점착력 계산식은 선형 최적화가 수행되는 최소주응력 범위의 하한 값을 암반의 인장강도로 고정시키고 있다. 따라서 해석영역에 인장응력이 분포하지 않은 경우 Hoek et al.(2002)의 제안식을 이용한 등가마찰각 및 등가점착력 산정결과는 정확성이 떨어질 수 있다. 이러한 기존 등가마찰각 및 등가점착력 산정수식의 단점을 극복하기 위하여 이 연구에서는 임의의 최소주응력 구간에 대해서도 최적 등가마찰각과 등가점착력을 계산할 수 있는 해석적 수식을 유도하고 결과식의 정확성을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.133-141
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• 1994

강도활용을 극대화한 볼트의 소성역체결시 볼트의 항복은 볼트에 발생한 인장응력과 너트 나사산과의 접촉면에서 오는 마찰토오크에 의한 전단응력과의 조합에 의한 영향을 받는다. 볼트는 최소단면적인 나사부중 너트와 물리지 않은 여우나사부에서 먼저 항복을 일으킨다. 볼트재료는 대체로 항복과 더불어 소성경화를 보이며 그 정도는 고강도재료에서 인장강도의 10%정도이다. 본 연구에서는 소성역체결시의 거동해석을 변형도증분이론에 의거 해석하였다. 항복은 최소단명이 원통의 표면에서 시작되며 이를 두께가 얇은 원통으로 취급하였다. 항복의 전파는 이들 얇은 원통이 체결이 진행됨에 따라 순차적으로 항복에 이르는 것으로 보고 이 얇은 원통들을 항복시키는데 필요한 축력과 토오크를 합하여 체결종료시의 볼트축력과 (나사면마찰) 토오크로 하였다. M10미터 가는 나사를 계산과 실험에 사용하였다. 축력과 마찰토오크의 마찰계수에 대한 변화관계를 보여주는 그래프와 더불어 실험에서 사용한 볼트의 설계보조 선도를 제시하였다. 이 설계보조용 선도는 실험실에서 얻어진 토오크계수와 마찰계수와의 관계를 그린 것으로 윤활, 포면처리등 현장조건에 따라 달라진 마찰계수를 적절히 취급하는데 효과적으로 활용이 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.7-12
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• 2007

마찰용접은 소재를 서로 마찰시켜 마찰열에 의해 용접하는 방법이다. 본 연구는 내부에 유동부를 갖는 부분을 마찰용접을 이용하여 용접했을 때 유체의 유동에 영향이 없는 유동부를 설계하는데 목적을 두고 있다. 용접부의 설계 변수를 결정하고 이에 대하여 마찰용접 해석을 DEFORM-2D를 이용하여 해석을 수행하였다. 마찰용접 해석을 수행하기 위해 온도변화에 따른 마찰계수와 업셋 압력, 소재의 분당회전수, 그리고 유동응력을 입력해 주었다. 해석결과에 따라서 유동에 영향이 없는 용접부의 최적형상을 결정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1077-1086
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• 2014

댐붕괴에 의해 발생하는 홍수파는 초기수심의 깊이에 따라서 하류부로 전달되는 수리학적 특성이 다르게 나타나며, 수치모의 시 흐름저항응력은 충격파의 전파 속도, 도달 거리 및 접근 수심 등에 영향을 미친다. 본 연구에서는 천수방정식을 SU/PG 기법으로 이산화한 모형을 개발하고 해석해를 이용하여 모형을 검증한 후, 초기수심 및 흐름저항응력에 따른 댐붕괴류의 전파특성을 분석하였다. 바닥마찰력을 적용한 경우 수심은 상대적으로 컸으나 충격파의 도달거리는 짧게 나타났다. Coulomb 응력을 적용한 경우 댐붕괴 후면에서의 유속이 상대적으로 작게 나타났으나, 충격파가 도달하는 영역에서는 바닥마찰력을 적용한 값과 흐름저항응력을 고려하지 않은 값 사이의 유속을 보였다. 또한 초기수심에 관계없이 흐름 저항응력을 고려하지 않은 경우의 불연속면에서의 Fr 수가 1.0에 가장 근사하였다. 초기수심이 얕은 경우 Coulomb 응력에 의한 모의결과가 난류응력을 적용한 경우에 비해 우수한 모의결과를 도출하였으나, 초기수심이 깊어지는 경우 흐름저항항의 영향력이 소멸되므로 반대의 양상이 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1317-1323
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• 2014

본 연구의 목적은 마찰교반용접된 Al7075-T651의 피로균열전파 거동에 미치는 시험편의 채취방향의 영향을 고찰하기 위한 것이다. 피로균열전파 실험은 마찰교반용접된 공시재로부터 모재와 용접재에 대하여 CT 시험편을 채취하여 일정응력확대계수범위 제어하에서 수행되었다. 균열이 용접선에 수직하여 전파하는 것(TL 시험편으로 명명)과 균열이 용접선과 나란히 전파하는 시험편(LT 시험편으로 명명)에 대하여 3가지 다른 응력확대계수범위에서 실험이 수행되었다. 시험편의 채취 방향에 따라 피로균열전파거동에 주요한 영향을 미침을 알 수 있었다. Paris 법칙에 적합시킨 결과 지수 m값은 WM-LT 시험편이 3.56으로 가장 높게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.947-954
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• 2014

일반적으로 Mohr-Coulomb 파괴 이론을 바탕으로 한 재료 파괴는 최대수직응력이나 최대전단응력 상태에서 파괴가 일어나는 것이 아니라 수직응력과 전단응력의 임계결합상태에서 파괴된다. 이에 본 연구에서는 배수성 아스팔트 혼합물 2종과 SMA 10mm혼합물 및 일반 밀입도 아스팔트 19mm를 이용한 $45^{\circ}C$와 $60^{\circ}C$에서 삼축압축시험을 실시하였다. Mohr-Coulomb의 파괴 이론을 바탕으로 삼축압축시험 결과를 정리한 결과 내부마찰각은 $38.9^{\circ}{\sim}46.9^{\circ}$로 다소 불규칙하게 측정되었으나 점착력의 경우 온도와 시편의 수침여부에 따라 다르게 나타났다. 또한, 아스팔트 혼합물의 간접인장강도시험과 삼축압축시험 상관관계를 알아보기 위해 삼축압축시험 결과로 평가된 점착력과 내부마찰각을 이용하여 계산된 이론적인 간접인장강도와 시험을 통해 직접 측정된 간접인장강도를 분석하였다. 두 간접인장강도 값은 비례하는 경향을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.203-211
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• 2013

법선응력 수준과 초기 절리면 거칠기를 고려하여 절리면의 전단거동 특성을 고찰하였다. 절리면 전단강도는 순차적으로 법선응력을 증가시키는 다단계 전단시험을 수행하여 측정하였다. 일정한 법선응력 구간에서의 다단계 전단시험을 반복적으로 수행하여 전단파괴 기준선을 산출하였으며, 기준선의 순차적인 변화양상을 고찰하여 전단강도정수인 점착력과 마찰각의 2가지 변화 형태를 도출하였다: type 1 - 점착력 감소 및 마찰각 감소, type 2 - 점착력 감소 및 마찰각 증가. 편마암, 화강암 및 셰일의 3가지 암종별 전단강도정수 변화양상을 고찰하였으며, 순차적 전단거동 과정에서 절리면의 초기 거칠기가 전단강도 변화에 미치는 영향도 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.301-315
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• 2001

본 연구에서는 최근 5년간 국내 각 지역에서 채취한 802개의 절리면 시료에 대하여 전단시험을 실시하여 얻은 결과를 이용하여, 절리면의 여러 공학적 성질들을 조사, 연구하였다. 절리면 전단시험에서 얻어진 최대마찰각 및 잔류마찰각을 지체구조별, 암종별로 분류하고 통계적으로 구하였으며, Barton의 전단강도식의 입력변수인 JRC, JCS를 측정하고 Barton식의 적용성에 대해서도 검토하였다. 그 결과 설계의 기초자료로 활용할 수 있는 지역별, 주요 암종별 최대마찰각, 잔류마찰각을 제시하였다. 또한, JRC, JCS, 수직응력에 따른 마찰각과 전단강성 및 팽창각의 변화를 분석하였다. 마지막으로, Barton의 식에서 구한 이론적 전단강도와 이 실험에서 얻어진 전단강도를 비교한 결과, Barton의 경험식은 높은 상관도로 암석 절리면 전단강도를 예측할 수 있음을 확인하였다.