• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.6-12
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• 2019

본 논문에서는 Cross-ply 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 모드 I 층간분리 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Cross-ply 시편에 대한 Double-Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였다. Cross-ply DCB 시편의 경우 층간 및 층내 파괴를 포함한 복합적인 균열 성장과 기하학적 대변형에 의한 비선형성을 수반하였다. 따라서 변형률 에너지 해방률과 유한요소해석을 기반으로 비선형성을 수반한 DCB 시험에서도 적용되는 모드 I 층간 파괴인성 평가방법을 제안하고 기존의 선형이론으로 구한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 Cross-ply DCB 시편의 모드 I 층간 파괴인성과 모드 I 층내 파괴인성을 분류하였고 모드 I 층내 파괴인성이 더욱 낮음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.315-327
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• 1999

최근들어 발파, 수압파쇄, 암반사면 등의 암반공학적 문제에 있어서 암석파괴역학이 널리 적용되고 있다. 그러나 암석 고유의 특성으로서 파괴역학에서 가장 중요한 변수인 암석의 파괴인성 측정에 관한 방법은 아직 확립되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 기존 파괴인성 측정법과 비교하여 많은 장점을 가지고 있는 CCNBD, SCB, CNSCB 및 BDT등과 같은 디스크 형태의 시험편을 사용하여 Mode I 파괴인성을 측정하였다. 또한 CCNBD 시험편에 STCA법을 적용하여 혼합모드 및 Mode II 파괴인성을 측정하였다. 각시험에서 시험편의 두께, 지름 및 노치길이 등과 같은 치수효과가 파괴인성에 끼치는 영향을 조사하였다. 혼합모드 시험결과로부터 여러 회귀곡선을 적용하여 파괴포락선을 구하였고 시험결과를 혼합모드에서의 세 가지 파괴기준식과 비교하였다. 각 파괴인성 시험 시에 균열전파가 시작되는 하중수준을 정확히 파악하고 균열의 변형거동을 조사하기 위해 미소파괴음 측정을 병행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.523-531
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• 2019

암석역학이나 암반공학의 여러 활용 분야 중 발파, 천공 및 기계굴착의 경우에는 파괴인성이 중요한 요소이며, 암석의 파괴인성을 측정하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되었다. 본 연구에서는 간단히 시험편을 제작할 수 있고, 압축 하중으로 암석의 모드 I 파괴인성을 구할 수 있도록 쐐기 분열 시험편(Wedge Splitting Test Specimen)을 이용하였다. 쐐기의 작용하는 연직하중에 의한 수직 및 수평하중 모두를 고려한 균열선단의 응력상태로부터 수치해석을 통한 응력확대계수의 식을 제안하였다. 쐐기 분열 시험편에 의해 구해진 모드 I 파괴인성값을 GD와 SENB 시험편의 시험 결과와 비교하여 시험법의 타당성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.141-145
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• 2013

본 연구에서는 CFRP 적층판에 다양한 종류의 부직포를 삽입하여 모드 II 층간파괴인성을 평가하고, 파단면의 SEM 분석을 통해 층간파괴인성의 증가 원인을 파악하였다. 모드 II 층간파괴인성값($J/m^2$)은 ENF실험에 의하여 얻어졌으며, 부직포를 삽입하지 않은 시편과 3종류의 부직포(8 $g/m^2$의 탄소부직포, 10 $g/m^2$의 유리부직포, 8 $g/m^2$의 폴리에스테르부직포)가 각각 삽입된 시험편들이 준비되었다. 각 시험편들에 대한 모드 II 층간파괴인성값은 부직포를 삽입하지 않은 시편을 기준으로 탄소부직포를 삽입한 시편은 197.7% 증가하였고, 유리부직포를 삽입한 시편은 약 135.4% 증가하였으며, 폴리에스테르부직포를 삽입한 시편은 약 158.7% 증가하였다. 부직포 삽입에 의한 모드 II 층간파괴인성값의 증가 원인은 SEM 분석에 의한 결과 단섬유의 섬유가교(Fiber bridging), 섬유파단(Fiber breakage), 헥클(Hackle) 등의 발생에 기인된 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-196
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• 2006

파괴인성은 균열의 개시와 전파에 대한 재료 고유의 상수로서 파괴역학에서 가장 중요한 재료상수 중의 하나이다. 콘크리트의 모드 I 파괴인성 측정에 대하여 RILEM 기술 위원회 89-FMT는 2-파라메타 모델에 근거한 3점 휨 시험법을 제시하였다. 그러나 혼합모드에 대한 시험법은 아직까지 표준으로 제안된 방법이 없는 실정이며, 또한 RILEM에서 제안한 3점 휨 시험법은 실험법이 복잡하다. 따라서 본 연구에서는 굵은골재의 최대치수가 각각 20mm, 40mm이고, 동일한 설계기준강도를 가지는 콘크리트로써 다양한 크기의 브라질리언 디스크를 제작하였다. 그리고 브라질리언 디스크의 모드 I 파괴인성을 RILEM 3점 휨 시험결과와 비교하였다. 비교 결과, 굵은골재의 최대치수에 따른 브라질리언 디스크의 적정 크기(두께, 직경) 및 노치 길이 비를 제시하였다. 또한 모드 I 시험으로부터 결정된 치수의 브라질리언 디스크로 혼합모드 시험을 수행한 결과 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다. 모드 I 및 혼합모드 시험에서 브라질리언 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA)으로 구하였으며 FEA의 결과를 검증하기 위하여 5개항 근사법(Five terms approximation)에 의한 결과와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권4호
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• pp.352-361
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• 2001

저온 냉각상태 및 냉각 후 상온 해빙 상태에서 암석의 모드 I 파괴인성을 BDT와 CCNBD시험편을 사용하여 구하였다. 실험 온도 범위는 상온($25^{\circ}C$)에서 -16$0^{\circ}C$로 설정하였으며 건조 및 포화된 화강암과 사암을 사용하여 파괴인성에 대한 공극수와 공극률의 영향 정도를 조사하고자 하였다. 또한 냉각 과정에서 발생할 수 있는 열균열을 조사하기 위해서 SEM 이미지 분석도 실시하였다. 냉각된 암석의 파괴인성은 온도가 하강함에 따라 증가하였다. 이러한 증가경향은 포화시료에서 더 크게 나타났으며, 포화 시료의 경우 화강암의 증가율이 사암에 비해 크게 나타났다. 냉각 후 상온 해빙 상태에서 구한 파괴인성의 경우, 냉각을 거 치지 않은 상온 상태의 파괴인성 값의 15% 이내에서 결정되었다. 냉각-해빙을 거친 시료에 대한 SEM 분석결과 화강암의 경우 조암광물간의 열팽창 차이에 의한 열균열을 확인할 수 있었으며 냉각온도가 낮을수록 균열밀도가 증가하였다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.323-329
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• 2021

본 논문에서는 불균일한 접착 상태를 가지는 복합재 접착 체결 시편에 대하여 모드 I 하중에서의 파괴 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Double Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였으며 모드 I 파괴 인성을 도출하였다. 불균일한 접착 상태를 갖는 시편의 경우 안정한 균열 성장 구간과 불안정한 균열 성장 구간이 나타남을 확인하였다. DCB 시험에서 구한 하중-변위 선도와 시편의 파손 단면을 통해 각 구간의 파괴 특성을 관찰하였다. 시험에서 측정된 균열 길이를 기준으로 세분화된 구간과 각 구간의 모드 I 파괴 인성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. DCB 시험 결과와 유한요소해석 결과를 통해 불균일한 접착 상태를 가지는 시편의 파괴 거동을 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.491-497
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• 2015

본 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 구배 단면을 갖는 돔 분리형 복합재 압력용기 접착체결부의 온도영향에 따른 층간파괴인성 평가를 위해 모드 I, II 그리고 혼합모드의 시험적 평가를 수행하였다. 모드 I과 혼합모드 층간파괴인성은 DCB 시편을 사용하였으며, 모드 II 층간파괴인성은 ENF 시편을 사용하여 평가하였다. 와인딩 각도는 $[{\pm}10^{\circ}]_6$, $[{\pm}27^{\circ}]_6$ 그리고 ($[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}10^{\circ}]_3$)이며 곡면 단면을 고려하였다. 시험 평가에 적용된 온도 환경은 환경 챔버와 전기로를 이용하여 $-30^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$로 조성하였다. 층간파괴인성에 온도가 미치는 영향을 평가한 결과, 층간파괴인성은 저온에서 높게 나타났으며, 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 확인하였다. 시편 종류별 결과에서는, 돔부와 헬리컬부가 접착체결된 $[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}10^{\circ}]_3$ 와인딩 시편이 가장 높은 층간파괴인성을 가짐을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.851-858
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• 2004

본 연구는 디스크로 콘크리트의 파괴인성을 구하는 경우에, 적절한 디스크의 크기(직경, 두께) 및 노치 길이 비를 제안하기 위해서 다양한 크기의 디스크와 RILEM 3점 휨 보의 파괴인성을 비교하였다. 또한 이렇게 정해진 디스크에 대하여 디스크의 노치 경사를 변화시키는 방법으로 혼합모드 응력확대계수를 조사하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 44.9MPa이었으며 모드 I 시험에 사용된 디스크의 직경은 200, 300, 400mm 두께는 75, 100, 125mm, 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이고 혼합모드 시험에 사용된 치수는 직경이 300mm, 두께는100mm 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이었다. 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA), 5개항 근사법, 소균열 근사법, Fowell & Xu의 방법으로 구하고 각각의 결과를 서로 비교하여 해석방법의 타당성을 조사하였다. 모드 I 실험 결과 디스크의 직경 D가 300mm이고 두께 t가 100mm일 때의 파괴인성 $K_{IC}$ 값이 RILEM 3점 휨 시험의 결과에 가장 근접하여 디스크 시험으로 파괴인성치를 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.105-113
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• 2014

중앙에 균열을 갖는 단층 그래핀시트(single layer graphene sheet, SLGS)의 모드 II 파괴 거동을 원자 시뮬레이션과 해석 모델에 기초하여 고찰하였다. 지그재그 그래핀 모델의 파괴를 분자동역학(molecular dynamics, MD)에 의해 해석한 결과 모드 II 파괴인성은 $2.04MPa{\sqrt{m}}$인 것으로 밝혀졌다. 또한 SLGS의 이론적인 $K_{IIc}$를 유도하기 위해 면내전단하중을 받는 다공체에 대한 파괴역학적 해석도 진행하였고 유한요소해석도 병행하였다. 모드 I과 모드 II의 비를 다양하게 변화시켜가면서 SLGS 의 혼합모드 파괴를 검토한 결과 혼합모드 파괴조건식이 얻어졌고 다른 문헌의 결과와 비슷함을 알 수 있었다.