• Tunnel and Underground Space
• /
• v.7 no.2
• /
• pp.143-149
• /
• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.315-327
• /
• 1999

Rock fracture mechanics has been widely applied to blasting, hydraulic fracturing, rock slope and many other practical problems in rock engineering. But a measuring method for the fracture toughness of rock, one of the mort important parameters in fracture mechanics as an intrinsic property of rock, has not been yet well established. To obtain mode I rock fracture toughness, the more favorable disc-typed specimens such as CCNBD, SCB, chevron-notched SCB and BDT were used in this study. Rock fracture toughness under mixed-mode and mode II conditions was measured by using the STCA applied to the CCNBD specimen. Size effects such as specimen thickness, diameter and notch length on fracture toughness were investigated. From the mixed-mode results, fracture envelops were obtained by applying various regression curves. The mixed-mode results were also compared with three mixed-mode failure criteria. In each fracture toughness test, acoustic emission was measured to get the data for determining the load levels of different crack propagation patterns.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.8 no.6
• /
• pp.565-570
• /
• 1998

SiCp/6061AI 복합재료의 파괴인성을 평가하기 위하여 정적파괴인성에 대해서는 복수시험편법을, 동적파괴인성시험에 대해서는 stop block법을 실시하였다. 주균열은 예비균열의 선단에서 시험편두께방향 전역에 걸쳐서 일시에 발생하는 것이 아니고, 균열발생의 초기단계에서 국부적으로 형성된 균열이 시험편두께방향으로의 균열의 확장을 완료한 후 주균열로 이행해 간다. 정적 및 동적시험에서 컴플라이언스변화율법에 의해 검출된 균열발생점은 균열확장의 완료점과 거의 일치하고 있기 때문에 본 재료의 파괴인성 결정에 유효하다. 본 재료에서 동적파괴인성치는 정적파괴인성치보다 크게 나타났다. 이것은 동적충격시 입자파괴에 의한 에너지의 흡수.분산효과와 균열진전경로의 큰 편향에 기인한다고 생각된다.

• Journal of Industrial Technology
• /
• v.16
• /
• pp.267-275
• /
• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.15 no.4
• /
• pp.21-26
• /
• 2011

Type-3 cylinder liner has a limitation of machining the standard specimen for fracture toughness test because it has approximately 5 mm in thickness as well as a curvature. Hence, it needs to be employed a miniature specimen test technique to evaluate fracture toughness of the cylinder liner. In this study, small punch (SP) test method was employed to evaluate fracture toughness of the cylinder liner. Load-displacement curve result measured from the SP test showed that the liner material was failed during membrane stretching in the general SP load-displacement curve. Additionally, it was shown that liner material was isotropic although the amount of plastic deformation was different depending on the direction due to manufacturing process characteristics. Fracture toughness, $J_{Ic}$, was evaluated using the SP test data. The value of fracture toughness obtained was $13.0kJ/m^2$. This value was similar to that of the same kind of materials. Therefore, the fracture toughness evaluated using the SP test data was reasonable.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.10 no.2
• /
• pp.227-236
• /
• 2000

The fracture toughness can be measured by the two testing methods using chevron-notched specimen according to the ISRM Working Group of Commission of Testing Methods. They are chevron bend (CB) test and short rod (SR) test. In this study, the suggested methods (Level I tests) were conducted on the CB and SR specimens of Chuncheon granite. In addition. the J-integral analysis was combined with an acoustic emission technique to determine the fracture toughness. The results from two telling methods were analyzed in terms of the anisotropy and the acoustic emission characteristics.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.7 no.11
• /
• pp.974-980
• /
• 1997

SiC$_{p}$/AI 합금 복합재료에 있어서 동적 및 정적파괴인성시험을 실시하고 파괴거동에 미치는 부하조건의 영향을 검토하였다. 동적파괴인성시험은 CAI시스템을 이용하여 1.5m/sec의 부하속도로 실시하였고, 정적파괴인성시험은 만능시험기를 이용하여 0.3 mm/min의 부하속도로 실시하였다. 또한 파괴과정을 명확히 해석하기 위하여 동적부하조건에 대해서는 stop block법을, 정적부하조건에 대해서는 복수시험편법을 이용하였다. 균열의 발생 및 성장은 부하조건에 의해 크게 영향을 받으며, 변위량에 대한 균열의 발생은 정적부하조건에서 더 빨리 일어나고, 균열의 성장은 동적부하조건에서 더 급격하다. 또한 부하조건은 파괴의 형태에도 크게 영향을 미치며, 동적부하조건하에서는 정적부하조건하에 비하여 균열이 입자부분(입자의 파단 또는 박리)을통과해 가는 경향이 크고 비교적 많은 편향을 반복해서 진행해 가지 때문에 파괴인성치도 크다.다.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.26 no.5
• /
• pp.396-408
• /
• 2016

Rock fracture mechanics has been widely applied to various fields of rock and civil engineering. But most researches covered mode I behavior, though mode II behavior is dominant in rock engineering. Until now, there is only one ISRM suggested method for mode II toughness of rock. A new SCC (Short Core in Compression) mode II toughness test method was developed considering 1) application of confining pressure, 2) easiness of notch creation, 3) utilization of existing equipment, 4) simple test procedure. The stress intensity factors were determined by 3D finite element method considering line and distributed loading conditions. The tests with granite specimens were carried out using MTS 815 rock test system with a loading rate of 0.002 mm/s. The mean value of mode II fracture toughness of granite showed $2.33MPa{\sqrt{m}}$. Mode I toughness of the same granite was $1.12MPa{\sqrt{m}}$, determined by Brazilian disk test and $K_{IIC}/K_{IC}=2.08$. The smooth fracture surface with rock powder formation also supported mode II behavior of SCC method. The SCC method can be used for the determination of mode II fracture toughness of rocks based on the current results.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.17 no.2
• /
• pp.57-62
• /
• 2013

A crack in a solid propellant increases the area of burning surface, which leads to excessive burning that causes motor failure. Therefore, it is necessary to evaluate fracture toughness of solid propellants. However, it is very difficult to measure fracture toughness of solid propellants because of the nonlinear mechanical behavior. In this study, evaluation of fracture toughness on a solid propellant was carried out under the assumption that the solid propellant is a linear viscoelastic material. Actual displacements from fracture toughness tests using CCT specimens were converted into pseudo-elastic displacements by using stress relaxation characteristics and fracture toughness was evaluated using ASTM E399 standard. Also, effects of test temperature and speed on the fracture toughness were considered.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
• /
• v.15 no.6
• /
• pp.547-557
• /
• 2013

The mode II fracture toughness and strength due to shear stress are important parameters in the stability of caprock and injection zone with application to geological sequestration of carbon dioxide. In this research, a short beam compression test has been used to determine the shear strength and the mode II fracture toughness for Coconino sandstone. The average value of the shear strength and mode II fracture toughness are estimated to be 23.53 MPa and 1.58 MPa${\surd}$m respectively. The stress intensity factor is suggested by finite element analysis using the displacement extrapolation method. The effect of biaxial stress and water saturation on the fracture toughness has also been investigated. The fracture toughness increases with confining stresses, but decreases by 11.4% in fully saturated condition.