• 한국공작기계학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.102-109
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• 2002

The fatigue crack growth under mixed mode condition has been discussed within the scope of linear fracture mechanics such as maximum tangential stress, maximum tangential principal stress and minimum strain energy density. The purpose of this study is to investigate the characteristics of fatigue test crack growth in 304 stainless steel under mixed node. The fatigue test results carried out by using inclined pre-crack specimens was compared to both of the theoretical predictions of the criteria, maximum tangential stress and stain energy density. As difference from theoretical analysis, the transition region from mixed mode to mode I appeared in the fatigue test. There is deep relationship between the angle of slanted pre-crack and transition. Therefore, as applying the different stress intensity factor to each node I+II and mode I, the directions and rates of fatigue crack growth are evaluated more accurately under mixed mode.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.234-242
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• 2002

A shape optimal design of synthetic intervertebral disc prosthesis is performed using a three-dimensional finite element method. Geometric parameters are introduced to model the cross-sectional geometry of the intervertebral disc. It is assumed that the total strain energy in the intact intervertebral disc is minimized under the normal load conditions, as often cited in other references. To calculate the stain energy density, both the nonlinear material properties and the large deformations are taken into account. The design variables of the annulus fiber angle and the area ratio of the nucleus pulposus are calculated as 31°and 30%, respectively, which complies well with the intact disc. Thus, the same optimization procedure is applied to the design of the synthetic intervertebral disc prosthesis whose material properties are different from the intact disc. For the given synthetic material properties, the values of 67°and 24% for the fiber angle and the area ratio are obtained.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권8호
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• pp.1229-1236
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• 2004

The specimen materials used in this research are isotropic epoxy resins. The static photoelastic experiment was applied to them. And then the specimens used in photoelastic experiment were fractured under static load. The static photoelastic experimental hybrid method was introduced and its validity had been assured. Crack propagation criterion used the stress components, which are considered the higher order terms, obtained from the static photoelastic experimental hybrid method was introduced and it was applied to the minimum strain energy density criterion, the maximum tangential stress criterion and mode mixity. Comparing the actual initial angle of crack propagation with the theoretical initial angle of crack propagation obtained from the above failure criterions, the validities of the above two criterions are assured and the optimal distance (r) from the crack-tip is 0.01mm in order to get the initial angle of crack propagation of isotropic epoxy resin.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1216-1221
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• 2003

The specimen materials used in this research is bimaterial. The static photoelastic experiment was applied to them. And then the specimens used in photoelastic experiment were fractured under static load. The static photoelastic hybrid method was introduced and it's validity had been assured. The static photoelastic hybrid method was applied to the Minimum Strain Energy Density Criterion, the Maximum Tangential Stress Criterion and Mode Mixity. Crack propagation criterion by the static photoelastic hybrid method was introduced and it was applied to the above various failure theories. Comparing the experimental initial angle of crack propagation with the theoretical initial angle of crack propagation from the various failure criterions. And then the optimal crack propagation criterion was suggested and it's validity was assured.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권10호
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• pp.95-101
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• 2021

An analysis was conducted to predict the behavior of gasket by applying an optimal-strain energy-density function selected through a uniaxial tensile test and an analysis of the gasket used in an actual hydrogen fuel cell. Among the models compared to predict the materials' properties, the Mooney-Rivlin secondary model showed the behavior most similar to the test results. The maximum stress of the gasket was not significantly different, depending on the location. The maximum surface pressure of the gasket was higher at positions "T" and "Y" than at other positions, owing to the branch-shape effect. In the future, a jig that can measure the surface pressure will be manufactured and a comparative verification study will be conducted between the test results and the analysis results.

• 한국해양공학회지
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• 제33권5호
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• pp.411-420
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• 2019

It is essential to design crashworthy marine structures for operations in Arctic regions, especially ice-covered waters, where the structures must have sufficient capacity to resist iceberg impact. In this study, a numerical analysis of a colliding accident between an iceberg and stiffened plates was carried out employing the commercial finite element code ABAQUS/Explicit. The ice material model developed by Liu et al. (2011) was implemented in the simulations, and its availability was verified by performing some numerical simulations. The influence of the ambient temperature on the structural resistance was evaluated while the local stress, plastic strain, and strain energy density in the structure members were addressed. The present study revealed the risk of fracture in terms of steel embrittlement induced by ambient temperature. As a result, the need to consider the possibility of brittle failure in a plate-stiffener junction during operations in Arctic regions is acknowledged. Further experimental work to understand the structural behavior in a plate-stiffener junction and HAZ is required.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권6호
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• pp.60-66
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• 2022

The optimal strain energy function was obtained by comparing the results of the analysis using the strain energy functions obtained by uniaxial tensile and equibiaxial tensile tests on gasket materials used in hydrogen fuel cells, with the results measured using a contact pressure measurement sensor. At this time, even when only the uniaxial tensile test was conducted, Yeoh could obtain the most accurate results even by conducting only the uniaxial tensile test. Using this, an analysis of the cross section of the gasket used in stack confirmed a safe contact pressure and no deformation on the separator. In the future, research will be conducted to verify the gasket durability by reliability evaluation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권7호
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• pp.629-634
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• 2017

최근 수요가 급격히 증가하고 있는 고성능 UHP (Ultra High Performance)타이어의 경우 낮은 편평비로 인해 일반 타이어 보다 사이드월 고무에 가혹한 변형이 발생하게 된다. 사이드월 고무의 변형이 지속적으로 발생할 경우 피로손상이 축적되어 피로파괴 현상이 나타날 수 있다. 따라서 차량 주행 중 발생하는 안전사고 예방을 위한 사이드월 고무의 내구성능 평가가 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나 타이어 사이드월 고무의 내구성능에 대한 설계 기준 및 연구는 국내외적으로 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 타이어 사이드월 고무 2종에 대하여 인장시험과 피로시험을 수행하여 변형률에너지밀도를 이용한 수명예측식을 제시하였다. 또한, 저연비 타이어의 주행가능 예상거리를 도출하여 내구성능 만족여부를 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.400-414
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• 2021

고준위방사성폐기물 처분장에서 벤토나이트는 공학적방벽재로서 주로 사용되어지는 재료로서 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 보고에서는 이러한 벤토나이트에 대한 X선 단층촬영 기반의 분석 및 특성화와 관련된 최근 연구 및 기술동향을 고찰하였다. X선 단층촬영 기반 벤토나이트의 평가는 분말형태와 펠렛형태에 대해 적용된 내용을 다루었다. X선 이미징을 통해 마이크로스케일에서 입자의 정보를 추출할 수 있으며 벤토나이트의 불균질성을 야기할 수 있는 펠렛 내부의 균열을 검출할 수 있다. 수화조건하에서 분말과 펠렛이 혼합된 벤토나이트에 대한 X선 분석을 통해 실험과정에서 발생하는 불균질 영역을 특정하고 모니터링이 가능하다. 펠렛으로만 구성된 벤토나이트가 펠렛과 파우더의 혼합으로 이루어진 벤토나이트보다 더 빨리 팽윤되는 특성이 보고되기도 하였다. 벤토나이트의 입자와 블록에 존재하는 작은 균열들이 건조-수화 조건하에서 각각 균열의 닫힘과 열림이 발생하는 것도 확인되었다. 전문 소프트웨어를 이용하여 시공간 단층 이미지로부터 변형률분포를 추출한 경우도 있었다. 최근의 연구들에서는 X선 단층촬영 기술을 이용하여 시간경과에 따른 벤토나이트의 건조밀도, 함수비, 입자의 이동 등을 평가하기도 하였다. 또한, 수화과정에 온도 조건을 고려하여 시간에 따른 재료의 전체 밀도 및 국부적 밀도 변화를 관찰하는 연구도 진행되고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.21-29
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• 2012

액상화에 의한 지반 파괴는 지반 진동이 발생하는 도중은 물론이고 지반 진동이 종료된 이후에도 크게 발생할 가능성이 있다. 이러한 지반 변형 혹은 파괴 과정 중에는 지반 내에서 과잉간극수압의 재분배가 일어나고, 그 결과 시시각각 흙의 유효응력이 변화하게 된다. 따라서 지진 후 배수 과정에서는 전체 배수량의 변화뿐만 아니라 배수과정에서 흙의 유효응력 변화특성이 매우 중요하다고 생각된다. 본 연구의 주요한 목적은 다양한 비배수 전단이력을 모래에 가한 후 발생하는 체적압축특성, 즉 체적변형률과 평균유효응력의 관계를 밝히는 것이다. 본 연구에서는 모래의 상대밀도와 반복전단이력을 변화시켜가면서 반복전단 삼축압축시험을 실시하고 그 결과를 액상화 후의 재압축 특성에 초점을 맞추어 분석하였다. 시험 결과 모든 경우에서 평균유효응력이 0이 되는 영역에서 체적변형률의 발생이 급증하는 패턴을 보였으며 세립분을 포함하고 있는 풍화토가 보다 완만한 패턴을 보이고 있었다. 또한 반복재하에 의한 액상화 후의 압축특성은 누적 손실에너지와 최대전단변형률에 크게 의존하고 있으며 이러한 경향은 상대밀도나 재하이력 및 흙의 종류에 관계없이 동일한 경향으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 특히 세립분을 포함하는 모래에서는 누적 손실에너지와 최대체적변형률의 일정한 추세선을 확인할 수 있었으나, 표준사와 같은 입도가 균등한 흙에서는 팽창 특성에 의해 유효응력이 일시적으로 상승하면서 통일성 있는 관계로 파악하기 어려웠다.