• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.265-268
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• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.52-59
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• 2003

동적 하중이 작용하는 콘크리트 CLWL-DCB 시험편에 대해 변위제어 파괴실험이 실시되었다. 381mm의 균열성장 동안 측정된 균열속도는 0.80mm/sec ~ 215m/sec이었다. 측정된 하중과 하중점-변위로부터 외부일 및 운동에너지와 변형에너지가 유도되었고, 에너지 균형에 필요한 파괴에너지가 각 균열속도의 균열성장에 대해 계산되었다. 실험의 결과에 요구되는 파괴에너지의 회귀식으로부터 연속적으로 성장하는 균열의 파괴저항이 계산되었다. 실험에 요구되는 파괴에너지에 대한 최대 표준오차는 3.2% 이하였다. 균열속도에 관계없이 약 28mm의 초기 균열성장 또는 미소균열의 성장에 대한 파괴저항의 증가율은 상대적으로 작았으며, 이후의 균열성장 또는 미소균열의 국부화에 대해 파괴저항의 기울기는 급격히 증가하여 균열속도에 따라 90∼145mm의 균열성장에서 최대 파괴저항이 되었다. 평균 185mm의 균열성장 동안 최대 파괴저항을 유지한 후 파괴저항은 균열속도가 빠를수록 급속히 감소하였다. 최대 파괴저항은 균열속도가 0.273m/sec보다 빠른 경우에 균열속도의 대수 값에 비례하여 142N/m에서 217N/m까지 증가하며, 균열속도가 빠를수록 관성력이 포함되지 않은 평균 파괴에너지율 215N/m와 유사한 값을 보였다. 콘크리트의 균열성장에 대한 파괴저항을 측정하기 위해서는 균열속도에 따라 최소한 90∼145mm의 안정 균열성장이 필요하다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.119-126
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• 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.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.324-329
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• 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.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.259-262
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• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.511-520
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• 2004

이 연구에서는 기존의 콘크리트 실험에서 평가된 파괴에너지를 수정 특이-파괴진행대 이론에 대해 해석하였다. 수정 특이-파괴진행대 이론은 균열성장에 대한 에너지해방률과 균열면의 파괴진행에 대한 균열면응력-균열폭 관계의 두 파괴특성을 필요로 한다. 해석결과 균열면응력-균열폭 관계는 시험편의 형상과 균열속도에 민감하지 않았다. 파괴진행대에서 파괴에너지율은 파괴진행대가 완전히 형성될 때까지 균열성장길이에 선형으로 증가하였으며, 이후에는 파괴에너지밀도로 일정한 값을 유지하였다. 변형에너지방출률은 시험편의 형상과 균열속도에 큰 변화를 보였으며, 균열속도에 대해서는 선형의 대수함수로 표현될 수 있다. 균열성장에 대한 변형에너지방출률의 변화는 다른 실험의 미세균열의 성장과 국부화 그리고 완전 파괴진행대의 형성에 대한 이론적인 근거를 보여준다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.48-53
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• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.529-536
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• 2008

구조물의 파괴 거동은 하중의 재하 속도에 따라 달라지는 특성을 보이는데, 이는 재료의 속도 의존성으로부터 비롯된다고 할 수 있다. 이러한 현상은 공학의 여러 분야에서 관심사였지만, 파괴 메커니즘이 명확히 규명되지 않았기 때문에 수치 해석을 통한 연구에는 그 한계점과 어려움이 상존하였다. 본 연구에서는 파괴 거동의 속도 의존성을 이해하고자, 취성재료를 대상으로 입자동역학을 이용한 수치해석을 수행하였다. 직접 인장 시험 시뮬레이션을 위해 노치가 있는 시편을 모델링하고, 취성재료가 갖는 특성을 표현하기 위해 Lennard-Jones 포텐셜을 사용하였다. 6가지의 다른 하중 속도에 따른 균열의 거칠기, 균열의 후퇴와 멈춤, 분기 현상과 같은 동적 파괴 특성을 관찰하였다. 해석 결과를 통해 하중 속도에 따른 파괴 거동의 변화 원인을 에너지 유입-소모율의 개념을 도입하여 설명하고, 재료의 파괴 메커니즘이 갖는 속도 의존성에 대해 이해할 수 있는 단초를 마련하였다. 또한, 기존 실험과의 비교를 통해 실제적인 현상과의 유사성을 밝힘으로써 입자동역학의 공학적 적용 가능성을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.34-34
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• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.182-192
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• 2022

취성파괴는 구조물의 파괴거동 중 하나로서 구조재료의 내진성능에 큰 영향을 미친다. 하중속도는 취성파괴의 주요 발생원인 중 하나로 작용하며, 특히 지진과 같은 상황에서 건축물에 높은 하중속도가 작용하게 된다. 하지만 현재 국내·외 강구조 보-기둥 접합부의 내진성능평가는 대부분 정적실험을 통해 수행되고 있다. 따라서 기존 내진성능평가에서는 지진 시의 높은 하중속도에 의한 재료 인성 저하 및 최대변형률 감소 등의 요소에 따른 취성파괴가 충분히 고려되지 않았을 가능성이 존재한다. 본 연구에서는 기존 실험방법에 따른 낮은 하중속도에서의 정적실험과 진동대를 이용한 높은 하중속도에서의 동적실험을 각각 실시한다. 각 실험결과에 따른 파괴형상 및 구조성능 등을 비교·분석하고 최종적으로 하중속도의 크기가 접합부의 내진성능에 미치는 영향을 분석한다.