• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.121-125
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• 2018

본 연구에서는 굴곡 계면을 따른 균열 진전을 응집 요소를 사용하여 유한요소 해석을 수행하였고 균열 선단에서 복합 모드 하중을 고려하기 위하여 BK 법칙을 적용하였다. 정현파 굴곡 계면을 갖는 이중 외팔보에 하중을 부여하고 복합 모드 응집 법칙에서 응집 강도와 응집 에너지에 따른 하중-변위 선도의 변화를 알아보았다. 응집 강도가 커지면 응집 영역 크기가 상대적으로 작아지고 균열 진전에 따른 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여 주었으며 인장과 전단 응집에너지 비율에 따라 하중의 증가와 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여주었다. 또한 굴곡 계면의 형상에 따른 균열 진전 거동의 영향을 분석하였는데 균열의 형상비가 커지면 균열 진전을 위한 더 큰 균열 분리 에너지가 요구되는 것을 보여 주었다. 굴곡 계면의 형상과 응집 법칙을 변화시켜 파괴 인성을 크게 향상시킬 수 있으며 균열 진전 거동을 변화시킬 수 있게 된다.

• 콘크리트학회지
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• 제8권6호
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• pp.235-243
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• 1996

콘크리트의 역학적거동은 다양한 종류의 균열의 발생과 전파에 의하여 영향을 받는다. 최근 고성능 콘크리트의 개발이 이루어지면서 계면파괴와 계면역에서의 균열양상에 대한 연구가 중요한 분야로 부각되고 있다. 탄성이며 균질한 재료에 적용되는 균열전파에 대한 규준은 계면역에서 균열이 진전하는 경우는 유효하지 않으며 이 경우에는 콘크리트에서 균열전파를 예측하기 위하여 구성재료들의 파괴인성과 그들 사이 계면의 파괴인성의상대적인 크기를 고려하여야 한다. 본 논문에서는 계면균열선단에서 계면파괴역학변수인 에너지해방률과 하중위상각을 수치해석방법을 이용하여 구하는 방법과 계면에서의 균열전파의 예측을 위한 에너지해방률에 기초를 둔 파괴규준을 제안하였다. 계면역에서의 균열양상을 조사하기 위하여 계면균열을 가진 이상복합모델에 대한 실험과 수치해석연구를 수행하였으며 대체적으로 실험결과와 규준을 이용하여 예측한 결과가 서로 일치하는 결과를 얻었다.

• Composites Research
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• 제24권2호
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• pp.1-8
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• 2011

복합재료/금속 접착 조인트의 파손기준을 제시하기 위하여 다양한 혼합모드 하중상태에서 계면파괴인성을 측정하였다. 계면파괴인성은 SLB 시편을 이용하여 측정하였으며 시편의 두께를 변화시킴으로 모드 혼합비율을 다양하게 설정하였다. 실험결과 계면의 파괴인성은 균열 열림에 비해 균열 미끄러짐 모드의 비율이 높은 하중상태에서 더 큰 값을 나타내었다. 균열 열림 및 미끄러짐 하중모드에 따른 계면파괴 거동의 차이를 균열진전 과정을 관찰한 현미경 영상을 기초로 고찰하였다. 표면 거칠기가 접착 강도에 미치는 영향 또한 고찰되었다.

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.45-53
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• 2003

본 논문에서는 이차 본딩으로 접착된 복합재료-복합재료 Single-Lap 조인트 시편에 대해 인장 시험 및 수치해석을 통해 그 파손 특성을 조사하였다. 시편시험에서는 시험 중에 CCD 카메라 및 AE 센서를 이용해 초기 균열의 발생 및 진전양상에 대한 시험적인 관찰을 수행하였다. 시편에 대해 기하비선형 유한요소해석 및 VCCT(Virtual Crack Closure Technique)기법을 이용해 시편의 거동 및 변형율에너지방출률을 계산하고 세 가지 관찰된 초기 균열 모드에 대해 파손강도를 계산하였다. 인장시험에서 초기 균열은 모서리 계면 균열, 측면 계면 균열 및 층간 분리 균열의 세 가지 형태로 최종 파손의 60∼90% 하중에서 발생하였다. 주된 파손 모드는 접착제 계면 파손(adhesive failure) 및 적층판의 첫 번째 및 두 번째의 층간 분리 파손이었다. 두꺼운 접착제 층을 갖는 시편들은 초기균열이 낮은 하중에서 발생하였지만 균열진전에 대한 저항성 및 파손하중은 높게 나타났다. 층간분리파손은 주로 두꺼운 접착제의 경우에 발생하였다. 세 가지 초기 균열 모드에 대해 변형률에너지방출률은 Mode I의 G값이 Mode II의 G값보다 크게 계산되었다. Mode I 및 전체 G값은 측면 계면 균열, 모서리 계면 균열, 층간분리 균열의 순서로 크게 계산되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.112-121
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• 1996

Applications of bonded dissimilar materials such as metal/ceramics and resin/metal joints, are very increasing in various industry fields. It is required to find crack propagation direction and path applying to the fracture mechanics on the bonded joint of dissimilar meterials. In this paper, crack propagation direction and path were simulated numerically by using boundary element method. Crack propagation angle is able to easily determine based on the maximum stress concept. Fracture tests of Al/Epoxy dissimilar materials with an interface crack are carried out under various mixed mode conditions by using the specimens of bonded scarf joints. It is found that the experimental results are well coincide with the analysis results of boundary element method.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권9호
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• pp.1477-1485
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• 2003

The displacement vector field can be represented in terms of a scalar potential ${\phi}$ and a vector potential ${\phi}$. The scalar potential ${\phi}$ is related to dilatational waves and the vector potential ${\phi}$ is related to rotational waves. Using these two complex displacement potentials, the stress and displacement fields for steadily growing interface cracks in dissimilar materials are obtained. The energy release rate for steadily growing interface cracks in dissimilar materials are also obtained. And with photoelastic isochromatic patterns simulated by computer graphics, the stress intensity factors are discussed.

• Composites Research
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• 제21권4호
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• pp.7-14
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• 2008

접착제 이용 결합 조인트의 하중지지 능력 예측 기법은 점착제를 이용한 접합 조인트 설계에 있어서 가장 중요한 기술이다. 본 연구 계면 파괴역학을 이용하여 복합재료/금속 접착 조인트의 하중지시 능력을 예측하는 기법을 소개한다. 구체적으로 복합재료/탄소강 결합의 접착 강도를 계면 균열의 에너지 방출률과 계면 파괴인성치 개념을 사용하여 평가하는 방법을 제시 검증하였다. 계면 균열의 에너지 방출률은 유한요소해선 결과를 이용한 가상 균열 닫음 기법 (VCCT)을 사용하여 계산하였으며, 게면 파괴인성치는 이종재료 ENF (end-notched flexure) 시편을 고안하여 측정하였다. 고안된 이종 재료 ENF 시편을 사용하여 시편의 두께에 상관없이 일관된 Mode II 계면 파괴인성치를 측정할 수 있음과 양면 겹치기 접합 조인트의 특성 에너지 방출률이 측정된 계면 파괴인성치와 일치함을 확인하였다. 따라서 에너지 방출률에 근거한 계면 균열 진전 기준은 접착 조인트의 하중지지 능력을 신뢰성 있게 예측하는 실제적인 설계 도구로서 활용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.51-58
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• 2008

본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.21-27
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• 2010

대부분의 구조물 파괴는 피로에 의해서 발생한다. 따라서 지금까지 모드 혼합비가 피로 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 수많은 연구가 수행되어 오고 있다. 하지만 대부분의 연구가 금속/금속 계면이나 복합재료 층간 분리에 관한 연구이다. 따라서 본 연구에서는 이종재료인 복합재료/금속 계면의 피로 특성에 대한 기초 자료를 얻고자 하였다. 이를 위하여 복합재료와 탄소강을 동시 경화법을 이용하여 접합한 SLB(single leg bending) 시편을 이용하여 피로 실험을 수행하였다. 특히, 피로 특성에 모드 혼합비$(G_{II}/G_T)$가 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 하였다. 전체적으로 모드 II 하중 성분 이 많을수록 균열진전속도가 빨라진다는 결과를 얻었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권7호
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• pp.1055-1063
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• 2001

When the interfacial crack of isotropic/orthotropic bi-materials is propagated with constant velocity along the interface, stress and displacement components are derived in this research. The dynamic photoelastic experimental hybrid method for the bimaterial is introduced. It is assured that stress components and dynamic photoelastic hybrid developed in this research are valid. Separating method of stress components is introduced from only dynamic photoelastic fringe patterns. Crack propagating velocity of interfacial crack is 69∼71% of Rayleigh wave velocity of epoxy resin. The near-field stress components of bonded interface of bimaterial are similar with those of pure isotopic material and two dissimilar isotropic bimaterials under static or dynamic loading, but very near-field stress components of bonded interface of bimaterial are different from those.