• 기계저널
• /
• 제22권1호
• /
• pp.40-52
• /
• 1982

복합재료의 개발.실용과 더불어 야기되는 문제중에서, 특히 복합재료가 기계나 구조물에 사용될 경우에는 가장 긴요한 문제는 역시 강도, 특히 파괴와 관련된 강도문제가 되겠다. 균질재료의 파괴거동(취성파괴, 피로파괴, 환경파괴등)을 탄성학적으로 파헤치고, 또한, 나아가서는 파괴를 미연에 예방하는 탄성설계에의 적용에 이르기까지 체계화된 파괴역학을 복합재료의 파괴거동해 석이나 강도설계에 적용시켜 보자는 시도는 일찍부터 이루어져 왔었으나, 탄성적인 이질재료가 결합하는 데서 오는 수학적인 해석사이 난점으로 말미암아 파괴역학적 해석의 기초가 되는 능 력확대계수 K의 해석에서 아직까지는 답보상태에 머물고 있는 것이 현실이다. 여기에서는 복합 재료의 파괴에 파괴역학을 적용시킴에 있어서의 기초적인 사항들을 논하고, 지금까지의 이러한 방향의 연구예들을 정리해 보면서 파괴역학적인 복합재료파괴문제연구에 참고로 삼을가 한다.

• 기계저널
• /
• 제24권1호
• /
• pp.35-42
• /
• 1984

오늘날 전자현미경의 급속한 발전 및 이에 의한 파면해석의 수많은 연구결과에 의해 파괴의 정성적인 연구로부터 정량적인 연구로 발전하게 되었고, 또한 일부의 파면모양은 균열 또는 결합선단의 파괴역학적(fracture mechanics)연구의 진전과 함께 파괴역학의 파라메타로서 정량적으로 정리할 수 있게 되어 실험적 증거를 제공하는 것으로 중요시되고 있다. 본고에서는 전자현미경에 의한 파면해석을 중심으로 기술하고, 이것이 파괴원인 규명의 미시조직학적 및 파괴역학적 검토에 어떻게 이용되고 있는가를 설명하였다.

• 기계저널
• /
• 제34권5호
• /
• pp.384-391
• /
• 1994

지금까지 고분자 재료에서의 일반적인 파괴역학 연구실태를 집약해보았다. 이 분야의 연구결과 들은 금속의 파괴역학 문제와는 다른 새로운 문제점을 지니고 있었다. 우리는 여기서 잘 짜여진 문제의 해를 구했다기 보다는 문제를 정의하는 수준에 있음을 느낄수 있었다. 더욱이 고려되고 있는 문제들조차 서로 독립적으로 연관성을 보이고 있지 못하다. 접근방법이 너무 이론적이어서 실제상황에 적합하지 않거나 실험적인 검증이 요구되고, 경우에 따라서는 경험적이어서 해석 적인 정량화가 필요한 경우가 많다. 의심할바 없이 이것이 고분자재료 파괴역학의 현실이며 앞 으로 좀더 많은 해석적, 실험적 연구가 이루어져 상황이 개선될 것으로 믿는다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.81-94
• /
• 2010

본 연구는 선형 상보법으로 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형보의 파괴역학적 해석을 수치해석으로 수행하였다. 기존의 보통강도 콘크리트에 대한 유사 취성 파괴역학적 수치해석을 기반으로 초고강도 섬유보강 콘크리트 재료역학적 구성모델파괴 면에 인장경화 관계를 도입함으로써 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형 거더 해석을 개선시켰다. 상수변형률 삼각형 요소에 꼭지점 또는 요소의 중앙점 절점을 배제하고 요소의 변에 절점을 배치한 결합된 삼각형 요소를 사용하였다. 인장영역에서는 경화/연화 파괴역학적 구성모델을, 전단영역에서는 연화 파괴역학적 구성모델을, 경계절점의 압축에 대해서는 연화파괴역학적 구성모델을 사용하여 파괴역학적 해석을 수행하였다. Non-holonomic rate 형태로 경로에 의존적인 경화연화거동을 LCP로 방정식을 구성하였으며, 그 해는 PATH를 사용해서 구하였다. Piece-wise 비탄성 항복-파괴면은 두 개의 압축 caps, 두 개의 Mohr-Coulomb 파괴면, 인장항복면과 인장파괴면 등으로 구성하였다. 초고강도 섬유보강 콘크리트 거더의 변형거동과 파괴 상태와 비교하여 이 수치해석 방법에 대한 유효성을 검증하였다.

• 기계저널
• /
• 제28권4호
• /
• pp.322-327
• /
• 1988

용접구조물의 파괴는 단순 역학적인 차원을 넘어서 재료공학적 검토와 시공상의 각종 변수를 고려해야만 정확하게 이해할 수가 있으며 방지할 수 있다. 용접도중에 발생되는 미소파괴(균열) 는 적절한 재료의 선정과 적당한 시공법으로 해결할 수 있으며, 사용도중 발생되는 거시적 파 괴는 사용조건에 유의하고 발생된 용접결함을 제거할 수 있다면 방지할 수 있다. 결론적으로 용접구조물의 파괴는 용접도중에 결함을 발생시키지 않는 방법으로 방지하는 것이 가장 효과적 이기 때문에 시공법의 선정 및 실시는 충분한 검토와 주의가 필요하다. 용접품의 파괴현상을 해석하는 데는 현재까지 잘 연구되어진 각종 파괴역학적 및 피로역학적 해석이 적용될 수 있 으나 용접부의 불균일한 조직형성에 따른 기계적 성질의 불균일성과 잔류응력 등을 추가로 고 려해야 하는 것이 약간 다를 뿐이다. 현재 용접부의 취성 및 피로파괴에 대한 다방면의 연구가 활발하게 이루어지고 있는 형편이며 향후에는 용접구조물의 수명예측을 포함한 가족 파괴해석 기술이 확립될 것으로 생각된다.

• 기계저널
• /
• 제16권4호
• /
• pp.41-48
• /
• 1976

재료의 피로문제에 대해서는 꽤 오래 전부터 많은 연구가 이루어져왔고, 피로의 현상파악에서부 터 피로이론의 구명, 나아가서는 실제문제로서의 피로설계, 피로수명예측 등에 기여한 업적은 아 주 크다 하겠다. 그러나 종래의 피로문제연구의 방향이, S-N 곡선에서 얻어지는 피로한계강도 (더 정확한 표현으론 피로파괴한계강동)에 바탕을 두고, 정력확적인 설계관례인 안전계수의 도입 을 빌려, 피로강도를 실용화할려는 선에서 이루어져 왔다고 보겠다. 재료의 피로한계강도란, 그 정의로 미루어, 다분히 정적으로는 극한강도 또는 피로강도의 개념에 견주어 질 수 있는 공칭응 력으로써 탄성학적으로 해석될 수도 없고, 다만 탄역성이론의 개념을 바탕으로 근사해석례만이 허용되고 있을 뿐이다. 재료에는 소위 평활재이건 절결재이건 간에 또 검출여부에 관계없이, 내외 부에 대소각종의 결함이나 역학적 불연속부가 잠재해있음은 이미 공지의 사실이며, 이들 결합, 불 연속부등이 외하중하에서 응분의 응력집중원이 되어 재료를 전반적인 파괴로 몰고 갈 수 있다 함 도, 또한 이러한 역학적거동이 피로파괴에 까지 확장해석될 수 있을 것이란 것도 이미 잘 알려져 있는 터이라 하겠다. 재료내외부의 제결합을 응력집중이 극대인 crack로 대체해서 외하중하에서 의 응력장거동을 해석한 선형탄성파괴역학(LEFM)은, 바로 이러한 실제재료의 강도설계에 보다 큰 정확성을 부여한 방법론적 학문이라 하겠고, 나아가서는 재료의 파괴기구를 파헤치는데 진일 보적인 역학적인 수법이라 하겠다. 취성파괴, 연성파괴에 바탕을 둔 파괴역학(LEFM)을 피로파괴 에 적용시키는 데는 상당한 문제점들을 수반할 것임은 충분히 인지되나, 제한된 경계조건하에서 의 적용 예는 종래의 어떤 방법에 의한 것 보다도 피로강도설계, 안전사용 피로수명예측 등에 획기적인 진전을 보여주고 있다. 파괴역학은 crack 재의 강도학이고, 더 구체적으로 음력학대계수 (stress intensity factor) K 또는 이와 연연되는 parameter 인 strain energy release rate(G), crack-tip plactic zone size r$_{p}$,.rho., crack-tip opening displacement .phi., strain intensity 등을 쓰는 재료강도학이기 때문에, 이 수법을 피로파괴에 적용시킴은, 종래의 공칭응력으로 피로 문제를 다루던 방법과는 판이하다 하겠다. 본고에선 파괴역학의 관점에서 피로구열의 안정성장을 논하고, 과거 10여년간의 피로 crack문제에 대한 연구방법, 실험방법 등을 소개하는 방향으로 고 를 진행시켜 나가겠다.

• 콘크리트학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.179-187
• /
• 1997

콘크리트는 여러 구성 성분들이 불규칙적인 배열을 이루어 형성된 복합재료이지만, 과거에는 이 재료를 하나의 단종재료로 간주하여 해석하였기 때문에, LEFM에서 사용되는 파괴인성계수만으로는 콘크리트의 파괴역학적 접근이 어렵다는 것 이외에는 파괴인성계수들의 크기의존성에 대한 이유라든가, 실험을 통해서 관측된 구조물 두께 방향으로의 서로 다른 깊이의 균열 진행 현상에 대해서는 설명하기가 어려웠다. 따라서 본 연구는 콘크리트를 하나의 복합재료로써 각각의 구성요소들이 차지하고 있는 체적비 및 배열상의 효과를 고려하여 복합재료의 파괴거동을 해석하고, 구성재료의 수와 파괴인성계수와의 상관관계를 분석하였다. 각각의 구성요소들을 연립변형모드( SD mode)로 배열시킨 조건에서 복합재료역학개념에 입각하여 해석한 결과, 일반적으로 실험이나 비선형파괴역학 해석과 같이 하중-변위곡선 상단부에서 비선형 거동이 관측되었다. 또한 임계응력확대계수( $K_IC$)나 파괴에너지($G_r$)는 구성원의 수나 보의 크기에 대해서 거의 무관한 값을 나타내지만, 임계군열선단개구변위 ($CTOD_c$)는 크기에 영향을 받음을 보여 주었다. 균열의 진행속도는 균열이 진행될수록 감소하며, 파괴인성이 작은 구성원에서부터 균열이 발생되어 결과적으로 보의 두께 방향으로 서로 다른 크기의 균열길이가 생성됨이 관측되었다.

• 전산구조공학
• /
• 제10권3호
• /
• pp.30-38
• /
• 1997

본 논문에서는 선형파괴역학의 관점에서의 파괴강도해석 기법들에 대해서 포괄적으로 논의하였다. 파괴강도해석을 위하여 규정되어야 할 파라메타들의 결정방법들에 대하여 설명하고 이들 파라메타들을 파괴강도설계에 적용시키는 과정들을 압력용기를 예를 들어 체계적으로 설명하였다. 선형파괴강도해석을 근간으로 한 파괴강도설계 방법으로 구조물을 설계하면 파괴응력에 대한 안전계수를 정확하게 산정할 수 있어서 안전성이 제고된 구조물을 설계.제작할 수 있게 될 것이다.

• 기계저널
• /
• 제24권6호
• /
• pp.452-458
• /
• 1984

동적 파괴역학 연구의 필요성과 응용분야를 설명하였다. 다음 2장에 동적 파괴역학 연구의 역 사적인 발전과정을 간단히 살펴보면서 현재 이 분야의 문제점과 논쟁대상이 되고 있는 점들을 지적해 보고자 한다. 3장에는 탄성 동적 파괴역학 문제, 4장에는 탄소성 동적 파괴역학 문제에 대해서 각각 실험적연구, 수치 해석적 연구, 이론적인 연구의 측면으로 나누어서 이 강좌를 전개 할려고 한다. 5장에서는 Crack Arrest에 관한 이론 및 실제응용 예를 간단히 설명하고 6장에서 고찰 및 결론을 맺음으로서 이 강좌를 마무리 지울려고 한다.

• 기계저널
• /
• 제32권4호
• /
• pp.379-390
• /
• 1992

1) 수치해석 결과, 운용압력으로 인한 엘보우에서의 응력은 재료의 강도에 비해 파손을 발생시 키기에는 상대적으로 작았고, 오히려 온도차에 의한 열응력이 내압에 의한 응력보다 매우 컸다. 즉 축방향 열응력은 운용압력에 의한 것보다 두배 더 크게 나타났다. 2) 파면의 육안 검사 결과, 급격한 파손은 취성 벽개 파괴로 인한 것으로 추측된다. 3) 시험 결과 균열이 시작하여 임계 크기로 진전한 부위인 K사에서 만든 엘보우는 S사에서 만든 것보다 훨씬 더 취성적임을 보여 주었다. 4) 임계 균열크기를 계산하기 위해 파괴 역학적 해석을 사용하는데 그 결과는 파손된 면에서 관 찰한 실제 균열 크기와 상당히 일치하였다. 5) 유사한 사고를 방지하기 위하여, 플랜트를 가동하는 동안 계속적으로 파괴 역학적 개념을 적 용해야 한다. 또한 운용전과 운용중에 잘 준비된 비파괴검사법을 사용하여야 한다.