• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2011.04a
• /
• pp.265-268
• /
• 2011

하중 속도에 따른 콘크리트 재료의 역학적 특성은 구조물의 동적파괴거동에 영향을 미친다. 본 연구는, rigid-body-spring network를 이용하여 파괴해석을 수행하고, 거시적 시뮬레이션에서 속도효과를 표현하기 위하여 점소성 파괴모델을 적용하였다. 보정을 위해서 Perzyna 구성관계식의 점소성 계수들이 다양한 하중속도에 따른 직접인장실험을 통해서 결정되었다. 동정상승계수를 이용하여 하중 속도가 증가함에 따른 강도 증가를 표현하였고 이를 실험결과와 비교하였다. 다음으로 느린 하중속도와 빠른 하중속도에 따라 단순 콘크리트 보와 철근 콘크리트 보에 대한 휨 실험을 수행하였으며, 하중 속도에 따라서 서로 다른 균열 패턴을 관찰할 수 있었다. 빠른 하중은 보의 파괴가 국부적으로 나타나게 만드는데, 이는 속도 의존적 재료의 특성 때문이다. 구조적인 측면에서, 보강재는 느린 하중속도에서 균열의 크기를 줄이고 연성을 높이는 데 큰 영향을 미친다. 본 논문은 속도 의존적 거동에 대한 이해와 동적하중에 대한 보강효과를 제시한다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
• /
• v.15 no.1
• /
• pp.52-59
• /
• 2003

Tests of concrete CLWL-DCB specimens had been conducted with displacement-controlled dynamic loading. The crack velocities for 381mm crack extension were 0.80 mm/sec ~ 215m/sec. The external work and the kinetic and strain energies were derived from the measured external load and load-point displacement. The fracture resistance of a running crack was calculated from the fitted curves of the fracture energy required for the tests. The standard error of the fracture energy was less than 3.2%. The increasing rate of the fracture resistance for 28 mm initial crack extension or micro-cracking was relatively small, and then the slope of the fracture resistance increased to the maximum value at 90∼145 mm crack extension depending on crack velocity. The maximum fracture resistance remained for 185 mm crack extension, and then the faster crack velocity showed the faster decreasing rate of the maximum fracture resistance. The maximum fracture resistance increased proportionally to the logarithm of the crack velocity from 142 N/m to 217 N/m when the crack velocity was faster than 0.273 m/sec. The maximum fracture resistance of the fastest tests was similar to the average fracture energy density of 215 N/m. To measure the fracture resistance of concrete, the stable crack extension should be larger than 90∼145 mm depending on crack velocity.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 2001.10a
• /
• pp.119-126
• /
• 2001

유리와 같이 취성이 큰 재료의 파단면을 주의하여보면 반원형의 곡선이 이따금씩 여러개 나타나 있는 것을 볼 수 있다. 이것은 진행 중에 있는 균열이 어떠한 부분으로부터 나온 음파(횡파)와 만났을 때 일어나는 흔적으로 Wallner선 이라고 한다. 초음파 Fractography는 파괴 시험시 강력한 초음파를 사용하여 파단면에 이와 같은 Wallner 선을 인공적으로 발생시켜, 파면해석을 통하여 파괴속도등 파괴연구에 필요한 정보를 얻는 수법이다. 이 수법은 유리와 같은 비정질 탄성태의 파괴속도 측정을 위해 Kerkhof에 의해 최초로 고안되었으며, 수지와 같은 점탄성재료에 대해서는 Takahashi에 의하여 PMMA(Polymethy1 Methacrylate)재에 강력한 초음파를 사용하여 그 가능성이 제기된 이후 PMMA와 EPOXY재등의 점탄성재료의 파괴속도측정과 파괴강성등의 측정에 본격적으로 연구되기 시작하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1998.05b
• /
• pp.324-329
• /
• 1998

본 연구는 주증기배관으로 사용되고 있는 SA106. Gr.C의 모재와 용접계에 대해서 파괴인성에 미치는 온도와 하중속도의 영향을 살펴보기 위해서 다양한 온도와 하중속도에서 J-R 시험 및 인장시험을 수행하였다. 두 재료 모두 동적변형시효의 영향을 받고 있는 온도영역에서 약 40% 정도의 파괴인성 감소가 관찰되었으며, 하중속도에 따른 파괴인성 감소영역은 serration과 인장강도 증가 영역의 하중속도 의존성과 일치하였다. 원자력발전소 운전온도에서 모재와 용접재 모두 하중선변위속도가 4.0mm/min 일 때 파괴인성치의 최저를 보였으며, 하중속도가 증가함에 따라 증가하여 동적하중속도(800, 40mm/min)일 때 최대를 보였다. 모재와 용접재를 비교하면 용접재에서 serration이 뚜렸했고, 보다 넓은 온도영역에서 관찰되었다. 또한 인장강도의 증가가 보다 고온에서 형성되었다. 이러한 특성은 용접재가 모재에 비해 냉각률이 크고 미세한 결정입으로 이루어져있으며, 망간의 함량이 높기 때문으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2009.04a
• /
• pp.259-262
• /
• 2009

지진이나 충돌 등과 같은 동적 하중은 하중 속도에 따라 재료의 파괴 거동이 변하기 때문에 하중 속도는 하중의 위치나 크기와 더불어 재료의 파괴 거동을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 특히 콘크리트와 같은 취성재료의 경우 재료의 속도 의존적 거동에 의해 가해진 하중으로부터 발생된 균열의 형상이나 진행 형태가 변하므로 전체 구조물의 거동에도 큰 영향을 끼친다. 따라서 취성재료를 이용한 속도 의존적 파괴 거동에 관한 연구는 그 중요성에 의해 다양한 방법으로 진행되어져 왔으나, 해석을 통한 빠른 하중에서의 파괴 거동 해석은 대부분 무시되어왔다. 하지만 최근 폭발과 같은 매우 빠른 하중에서의 재료의 파괴 거동 대한 관심이 증대되고 있고, 그에 관한 연구의 필요성도 점차 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 irregular lattice model의 하나인 rigid-body-spring networks(RBSN)를 이용하여 취성 재료의 파괴 거동해석에 적합한 수치 해석 모델을 개발하였다. 동적 해석을 위해 각 요소에 질량을 부여하고, 각 요소의 거동은 시간 적분에 의하여 계산된다. 이를 이용하여 빠른 하중에서의 취성 재료의 파괴 거동 특성을 분석하고 기존 실험과의 비교를 통해 수치 해석 모델의 타당성을 입증하였다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
• /
• v.16 no.4 s.82
• /
• pp.511-520
• /
• 2004

The fracture energy evaluated from the previous experimental results can be simulated by using the modified singular fracture process zone (S-FPZ) model. The fracture model has two fracture properties of strain energy release rate for crack extension and crack close stress versus crack width relationship $f_{ccs}$ ( w ) for fracture process zone (FPZ) development. The $f_{ccs}$( w ) relationship is not sensitive to specimen geometry and crack velocity. The fracture energy rate in the FPZ increases linearly with crack extension until the FPZ is fully developed. The fracture criterion of the strain energy release rate depends on specimen geometry and crack velocity as a function of crack extension. The variation of strain energy release rate with crack extension can explain theoretically the micro-cracking, micro-crack localization and full development of the FPZ in concrete.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1998.05b
• /
• pp.48-53
• /
• 1998

원자력 발전소 배관계통에 파단전 누설 (LBB) 설계개념의 적용을 위해서는 원자로 가동온도에서의 재료의 파괴저항성 평가가 필수적이다. 본 연구에서는 국내 원자로의 1차 냉각계통배관의 엘보우 소재로 사용되는 SA516-Gr.70 강의 파괴저항성에 미치는 DSA (Dynamic Strain Aging, 동적변형시효) 영향을 고찰하였다. 파괴저항성 평가를 위해 원자로 가동온도를 포함한 상온~50$0^{\circ}C$ 온도영역에서 준정적 하중에서부터 지진 하중 정도의 동적 하중까지 하중속도를 달리하여 직류전위차법 (DCPD) 이용하여 J-R 시험을 행하였다. J-R 시험결과, SA516-Gr.70 강은 특정한 온도와 하중속도의 조합에서 파괴저항성이 크게 떨어지는 양상을 보였으며, 낮은 파괴저항성을 나타내는 온도는 하중속도가 증가함에 따라 높은 온도쪽으로 이동하는 전형적인 DSA 감수성을 보였다. 인장시험을 통해서도 큰 폭의 serration 이 관찰되었으며 SA516-Gr.70 강에서 파괴저항성의 변화와 DSA 현상과의 연관성을 고찰하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.4A
• /
• pp.529-536
• /
• 2008

The failure behavior of structures is changed under different loading rates, which might arise from the rate dependency of materials. This phenomenon has been focused in the engineering fields. However, the failure mechanism is not fully understood yet, so that it is hard to be implemented in numerical simulations. In this study, the numerical experiments to a brittle material are simulated by the Molecular Dynamics (MD) for understanding the rate dependent failure behavior. The material specimen with a notch is modeled for the compact tension test simulation. Lennard-Jones potential is used to describe the properties of a brittle material. Several dynamic failure features under 6 different loading rates are achieved from the numerical experiments, where remarkable characteristics such as crack roughness, crack recession/arrest, and crack branching are observed during the crack propagation. These observations are interpreted by the energy inflow-consumption rates. This study will provides insight about the dynamic failure mechanism under different loading rates. In addition, the applicability of the MD to the macroscopic mechanics is estimated by simulating the previous experimental research.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2000.04a
• /
• pp.34-34
• /
• 2000

재료에 따라 기계적 특성들은 하중속도에 의존하는 경우가 많다. 이런 기계적 특성들 중 파괴인성은 기계구조물을 파괴 역학적으로 안전하게 설계하는 경우뿐만 아니라, 운전되고 있는 기계 건전성의 측면에서 매우 중요한 파라미터이다. 또한 파괴인성은 작용하는 하중의 속도에 따라 정적파괴인성($K_{IC}$)과 동적파괴인성($K_{ID}$)으로 구분하고 이들의 측정 방법과 인성의 크기 또한 매우 상이하다. 동적파괴인성의 평가방법으로는 광탄성법, 모아레법 및 스트레인게이법을 이용한 충격실험방법들이 이용되고 있다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
• /
• v.26 no.6
• /
• pp.182-192
• /
• 2022

Brittle feature is one of the fracture behaviors of structure s and has a great influence on the seismic performance of structure materials. The load velocity acts as one of the main causes of brittle fracture, and in particular, in situations such as earthquakes, a high load velocity acts on buildings. However, most of the seismic performance evaluation of the domestic and external steel connections is conducted through static experiments. Therefore, there is a possibility that brittle fracture due to factors such as degradation of material toughness and reduction of maximum deformation rate due to high load velocity during an earthquake was not sufficiently considered in the existing seismic performance evaluation. This study conducts a static test at a low load velocity according to the existing experimental method and a dynamic test at a high load velocity using a shaking table, respectively. It compares and analyzes the fracture shape and structural performance according to the results of each experiment, and finally analyzes the effect of the load velocity size on the seismic performance of the connection.