• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.87-87
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• 2004

최근 철도 차량은 안전성, 정시성, 대량 수송성이 우수하여 수송수요가 증가하고 있으며, 열차운행 횟수의 증가와 차량의 고속화로 운행조건이 가혹해짐에 따라 이에 대한 절대적인 안전성과 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 철도차량과 같이 반복하중이 연속적으로 작용하는 구조물의 설계에 있어서는 구조물의 사용 환경이나 재료의 피로특성을 최우선의 고려사항으로 간주해야 한다. 실제로 철도차량의 대차 프레임은 맞대기 용접으로 제작되어 있으며, 용접부에서 파손이 발생하고 있다.(중략)

• 선박안전
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• 제12권
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• pp.36-43
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• 2003

Fatigue life estimation by the theoretical stress concentration factors are, in general, considerably different from test results. And in calculating stress concentration factor, it is very difficult to consider actual geometry and material property which are the notch shapes, imperfections or defects of materials such as porosities inclusions and casting defects, etc. Therefore, the paper deals with the experimental method to find out the more exact stress concentration factors by measuring the strain distributions on each specimen by 3D-ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) System. Then the fatigue lives are compared between theoretical calculations using stress concentration factors determined by 3D-ESPI system and fatigue test results

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.701-713
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• 2000

본 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨 상태에서 그라인딩 처리 및 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 일련의 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 그라인딩 처리한 경우와 TIG 처리한 경우 $2{\times}106$회 피로강도가 한등급 향상되는 것을 알 수 있었으며, 국내 외의 피로설계기준에서 규정하고 있는 피로강도등급을 대체로 만족하고 있음을 알 수 있었다. 용접지단부의 기하학적 형상에 대한 매개변수해석결과 하중비전달형 필렛용접부에서 응력집중계수에 영향을 미치는 인자는 곡률반경과 비드접선각도임을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석 결과 피로균열 발생초기에는 균열보정계수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 기하학적 형상 보정계수임을 알 수 있었으며, 상대깊이가 0.4 이상이 되면 기하학적 형상보정계수 보다는 유한판 보정계수가 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 하중비전달형 필렛용접부의 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.622-640
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• 2009

원유 비축기지 저장공동과 같이 상하로 긴 형상의 대규모 공동에서 횡방향의 지압이 과도하게 작용하면 천정부의 응력집중과 측벽의 암반 변위가 과도하게 발생하여 저장공동의 불안정 요인이 된다. 특히 지압의 절대 크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음(popping)과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴(spalling) 현상을 동반한다. 이 글에서는 대규모 지하저장공동 굴착시 실제 발생한 과지압으로 인한 문제 사례에 대해 소개한다. 저장공동 굴착시 관찰된 암편 및 숏크리트 탈락과 균열 발생 현상을 관찰하고 암반 계측결과 분석을 통해 과지압의 현상을 진단하였다. 과지압 구간의 현재 상태 및 원안 설계안에 대해 연속체 및 불연속체 안정성 해석을 실시하여 문제의 심각성을 평가하였다. 이를 통해 굴착 형상 변경 및 특수 보강 방안을 제안하였으며 제안된 안의 보강효과에 대한 수치해석 평가 결과를 재검토 하였다. 이들 결과를 종합하여 과지압구간 보강안을 도출하였으며 상시 안정성 감시 대책으로 현장 암반의 미소파괴음 계측 방안을 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.93-106
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• 2001

선체 구조에서 피로 손상을 받기 쉬운 용접 부위인 T형 이음부(T-joint) 및 호퍼 너클 이음부(hopper knuckle joint) 모델의 피로실험 및 선형탄성 파괴역학을 이용한 피로균열 진전해석을 수행하였다. 집중 응력(hot spot stress)을 적용하여 정의된 균열 개시수명(균열 깊이 1mm)을 기준으로 하는 통합된 S-N선도를 작성하였으며, 잔류응력을 고려한 피로균열 진전해석을 통하여 피로균열 진전수명을 정확히 예측할 수 있었다. 또한, 임의의 형상을 가지는 용접 이음부(weld joint)의 피로균열 진전수명에 대한 정량화의 가능성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.713-724
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• 2004

거동이 복잡한 실제 구조물의 사용하중으로 인한 피로 균열 해석 방법을 제시하기 위해 구 당산철교 플레이트교 세로보에 발생한 피로균열을 대상으로 하여 사용 기간에 따른 피로균열의 길이를 계산하였다. 계산의 편리와 컴퓨터의 계산 용량 등을 고려하여 특정 부분만 정밀하게 해석하였고, 구조해석의 오차와 열차의 운행 하중 등을 고려하기 위해 여러 보정계수를 사용하였다. 상부구조 1개 경간을 보요소로 모델링하여 열차 통과로 인한 세로보의 거동 이력을 해석하였으며, 세로보 연결부의 플랜지가 절취된 곳에 집중된 응력을 구하기 위하여 세로보 한 개를 쉘요소로 모델링하여 정밀해석을 수행하였다. 피로균열의 진행은 파괴역학적 모델을 사용하여 계산하였으며, 응력확대계수는 유한요소해석 방법으로 J-Integral를 구하여 환산한 값을 사용하였다. 가정한 초기균열의 크기와 균열 진행속도 계산식에 따라 차이는 있으나 계산된 피로균열의 길이는 현장에서 조사된 피로균열길이에 잘 부합되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.5-14
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• 2007

본 연구에서는 2-Arch 터널의 중앙벽체 작용하중 산정에 쓰여지는 Matsuda의 제안식을 검토하여 문제점을 분석하였으며, 현장지반조건을 반영하는 설계정수 산정을 위해 수치해석을 수행하여 Matsuda의 제안식에 계수 ${\alpha}$를 제안하여 2-Arch 터널 중앙벽체 작용하중을 재산정하였다. 지반+중앙벽체의 수치해석 결과, 중앙벽체 시공 후 선행터널 굴착에 의해 중앙벽체는 편측으로 응력이 집중되는 현상을 보였으며 터널 굴착 완료 후 중앙벽체 응력과 비교해 암반이 불량한 경우 최대 86.5%의 응력이 불균등하게 국부적으로 발현되었다. 주변지반의 특성에 따른 중앙벽체 작용하중을 수치해석으로 검토한 결과 제안식에 비해 $14{\sim}83%$의 하중이 감소되었으며, 이를 바탕으로 하중감소계수(${\alpha}$)를 산정하였다. 향후 2-Arch 터널 설계 시 하중감소계수(${\alpha}$)를 전용하면 2-Arch 터널 중앙벽체 구조물의 과다 설계를 피하고 안정성 및 경제성을 확보할 수 있을 건으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.333-344
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• 2013

본 연구에서는 절리 암반 내 터널굴착 시 지하수 유출량 예측량이 실제 계측치와 큰 차이가 나는 이유 중 하나인 터널주변 절리암반의 투수계수의 감소 현상에 대해 논의하였다. 현재 터널 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 지하수 유출량 산정식은 터널주변 암반이 등방, 균질하고 일정한 투수계수를 유지한다고 가정한다. 하지만, 실제로는 터널주변 절리암반의 투수계수는 터널주변 유효응력 상태에 따라 변화하며, 절리 내 지하수 흐름에 따라 다시 터널주변 유효응력 분포가 영향을 받는 수리-역학적 상호거동을 보인다. 터널굴착 직후 터널 접선방향 유효응력이 응력집중과 간극수압 감소로 인해 급증하고 그에 따라 절리의 닫힘현상이 발생하며, 결과적으로 터널인접 절리암반 링 구간에서 투수계수가 급격히 감소하게 된다. 이러한 터널인접 링 구간 내에서 상당히 큰 간극수압 감소가 발생하게 되어 터널주변 간극수압 분포는 등방 균질의 절리암반으로 가정한 산정식과 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 절리암반의 수리-역학적 상호거동의 개념을 도입하여 터널주변 간극수압 분포와 터널 내 지하수 유입량 산정방법을 제안하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.304-307
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• 2009

본 논문에서는 3차원 모델링을 이용하여 원공을 갖는 알루미늄 판의 패치 보강효과에 대해 알아보고자 한다. 구조물의 노후화로 인해 높은 응력을 받는 부재의 응력 특이점에서 내구력이 급격하게 저하되거나 때로는 부재의 정적파괴를 유발시키는 원인을 제공한다. 이로 인해 과거에는 손상된 모재에 보강 재료를 연결시키기 위하여 리벳 또는 볼트와 같은 기계적 연결을 통해 보강하였으나 최근에는 접착패치보강 기법이 그 주류를 이루고 있다. 패치 보강시 일면 패치 보강으로 인하여 면외 휨 효과가 발생된다. 판의 두께 방향에 따른 응력집중계수를 별도로 분석하였다. 기존의 3차원 솔리드 요소는 해의 정확성은 뛰어난 반면에 상당한 컴퓨터 시간을 요구하는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 본 논문에서는 각 층의 변위장을 2차원 형상함수와 1차원 형상함수의 조합으로 구성하여, 면내거동에 대한 p-세분화와 면외거동에 대한 p-세분화를 분리시키는 방식을 취한다. 또한, 에너지 함수의 적분시 Gauss-Lobatto 적분법을 사용하여 절점의 위치에서의 응력점을 구하는 경우, 외삽과정을 계산하는 단계를 생략하면서도, 해의 정확성 측면에서는 거의 차이가 없기 때문에 좀 더 효율적인 수치적분이 될 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제8권1호
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• pp.80-84
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• 1998

본 연구에서는 석영을 기판으로 사용하여 텅스텐 실리사이드 게이트를 고온에서 결정화시키고, 이\ulcorner 발생되는 crack 에 대한 생성원인을 조사하였다. 증착된 텅스텐실리사이드의 실리콘 조성과 실리콘 완층충의 두께가 증가함에 따라 열응력이 감소하는 경향이 관찰되었으며, 과잉의 실리콘 조성을 가진 실리사이드를 열처리한 경우에는 crack에 대한 저항이 증가함을 알 수 있었다. 그러나 실리콘 완충층을 사용한 경우는 두께가 증가함에 따라 열응력이 감소하는 경향이 있으나, crack이 보다 쉽게 발생되는 결과를 얻었다. 이는 실리사이드 반응에 의하여 거칠어진 계면에 응력이 집중되어 crack생성을 쉽게하는 것으로 여겨진다. 결과적으로 석영과 텅스텐실리사이드의 열\ulcorner창계수차이에 의하여 생성되는 열응력이 crack생성의 주원인으로 작용하고, 실리콘 완층층을 사용한 구조하에서는 계면에서 일어나는 실리사이드반응이 crack생성에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.