• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.731-740
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• 2008

본 연구는 하부 절곡강판과 T형강을 D16mm 스터드 전단연결재를 이용하여 콘크리트와 일체화시킨 교량용 강합성 바닥판의 피로 거동 및 피로성능을 평가하기 위한 것이다. 제안된 강합성 바닥판의 피로성능 평가를 위하여 총 8본의 시험체가 제작되었으며, 각각의 시험체에 3 종류의 일정진폭을 가진 피로하중이 재하되었다. 피로실험결과, 피로균열은 강합성 바닥판 하부 절곡강판의 절곡점에서 발생하여 상부 T형강으로 진전되는 것으로 나타났으며, 피로하중에 따라 시험체의 변위 및 변형률이 증가하고 피로균열발생 후 변위와 변형률이 급격히 변화하였다. 제안된 강합성 바닥판의 피로강도는 도로교설계기준 및 도로교설계기준 피로상세 범주의 자료가 된 NCHRP 102와 NCHRP 147 보고서의 피로실험결 과와 비교하여 평가한 결과 대상 강합성 바닥판은 피로상세 범주 C에 해당하는 것으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.55-60
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• 2010

틸팅형 고속열차의 차체에 적용되는 하니컴 복합재 조인트 구조물의 경우 운행중 외팔보형 굽힘하중을 받게된다. 하이브리드 복합재 조인트 구조물에 대한 굽힘시험평가를 수행하기 위해 실제 틸팅열차 차체 구조물에서 조인트부를 절단 채취하여 시험편으로 제작하였다. 굽힘시험결과 시험편의 파괴거동은 정적하중과 피로하중하에서 확연히 달라짐을 보였다. 정적굽힘하중 하에서는 하니컴 코어 영역에서 전단변형과 파괴가 발생하였으며, 피로굽힘하중 하에서는 복합재 표피층과 하니컴 코어층 사이에서 계면분리가 발생하거나, 또는 금속재 언더프레임과의 용접부에서 파괴가 발생하였다. 이러한 파괴거동은 다른 산업분야에서 사용되는 유사한 구조의 하니컴 복합재 조인트 구조물에서도 발생할 수 있기 때문에, 본 실험 결과를 하니컴 복합재 조인트 구조물의 설계변수를 개선하기 위해 이용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.8-14
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• 2015

지금까지 자동차 소재의 경량화 및 연소가스의 저감은 부품의 플라스틱화를 통하여 많은 진전이 있었다. 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재가 적용된 프론트 엔드 모듈 캐리어는 플라스틱 구조부품 중에서 가장 성공적인 사례이다. 하지만, 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 자동차용 플라스틱 소재에 대한 피로거동 및 진동내구에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 프론트 엔드 모듈 캐리어의 피로설계 및 해석의 기초가 되는 폴리프로필렌 장섬유 소재에 대한 내구성을 분석하였다. 피로수명과 응력진폭 또는 평균응력 간의 상관관계를 평가하기 위하여 다양한 응력비에서 피로실험을 수행하였다. 일정 응력진폭에서 응력비를 변화시킨 결과는 최대하중을 고정시킨 결과보다 피로수명의 변화가 응력비 증가에 따라 2~6% 크게 나타났다. 또한 주사전자 현미경을 통하여 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재에 대한 피로균열의 발생, 전파의 파괴기구를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권4호
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• pp.379-386
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• 2012

본 논문의 주 목적은 확률변수의 잔차를 이용하여 제안된 확률론적 피로균열전파모델들을 평가하고 Mg-Al-Zn 합금의 확률론적 피로거동을 묘사하기에 적합한 모델을 제시하는 것이다. 제안된 모델은 '확률론적 Paris-Erdogan 모델', '확률론적 Walker 모델', '확률론적 Forman 모델'과 '확률론적 수정 Forman 모델'이다. 이 모델들은 실험적 피로균열전파모델인 Paris-Erdogan 모델, Walker 모델, Forman 모델과 수정 Forman 모델에 확률변수를 도입하여 준비하였다. Mg-Al-Zn 합금의 피로균열전파거동을 묘사하기에 적합한 모델은 일반적으로 '확률론적 Paris-Erdogan 모델'과 '확률론적 Walker 모델'임을 밝혔으며, 시편두께 9.45mm 에서는 '확률론적 Forman 모델'이 적합하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1193-1199
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• 2010

점용접은 자동차 산업에서 차체 구조물의 대표적 접합방법으로서 차량에 피로하중이 작용할 경우 구조물 전체의 파손 발생이전에 점용접부 일부에 조기 피로파손의 발생가능성이 존재한다. 이러한 점용접부의 국부적 파손은 차량 구조물의 동적 반응 및 이에 따른 피로거동의 변화를 야기할 가능성이 존재한다. 따라서 차량과 같이 스펙트럼하중을 받는 구조물의 피로수명 평가를 위해서는 이러한 점용접부의 국부적 파손에 의한 동적 반응의 변화를 고려하여야 한다. 본 논문에서는 점용접부의 누적피로손상으로 인한 동적반응의 변화를 고려한 진동피로해석을 수행하였다. 이에 필요한 S-N 선도는 전단 점용접 시험편에 대한 일정진폭 피로시험을 통하여 획득하였다. 또한 스펙트럼하중하의 점용접부의 피로수명은 유한요소해석에 기반한 진동피로해석을 통하여 평가하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.495-501
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• 2019

최근 철근의 대체재로서 인장강도나 내부식성이 좋은 CFRP(carbon fiber reinforced polymer)를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 피로 파괴에 대한 연구는 미비한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 CFRP보강 콘크리트 보를 제작하여 정적 및 반복 하중에 따른 역학적 거동과 파괴형태를 분석하고 철근의 대체 재료로서 CFRP 보강근 사용에 대한 안전성과 타당성을 평가하도록 하였다. 반복하중의 범위는 극한하중의 10~70%를 취하고 3점 재하방식으로 sine파를 이용한 3Hz의 속도로 재하 하였다. 정적 실험결과 보강량의 증가에 따라 보의 최대하중이나 강성은 현저하게 증가하였지만 피로 실험결과 보강량의 증가에 따라 반복 횟수는 감소하고 처짐량은 증가하여 안전성은 다소 감소됨을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.102-111
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• 1993

대형구조물에서 발생되는 피로 및 취성파괴에 대한 강도의 특성 평가는 대형구조물의 설계에서 중요한 검토 사항중에 하나이다. 본 논문에서는 대형선체 및 해양구조물과 같은 대형구조물의 기본 설계단계에서 파괴역학을 이용하여 피로균열 진전과 취성파괴 발생 및 정지등에 대한 구조물의 파괴 강도 특성을 파악하고 이것을 기초로 이에 대한 안전성평가를 검토하였다. 소형시험 결과에서 선체구조의 상갑판 전단부와 같은 복잡한 구조물의 피로파괴 강도특성을 정도가 높고 또한 간편하게 추정할 수 있는가에 대하여, 실물크기 부분구조 모델시험을 실시하여 이를 비교 검토하였다. 본 연구대상에서는 소형시험결과를 기초로해서 대형구조물의 피로균열전파거동을 예측할 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.332-339
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• 2018

섬유 금속 적층판(Fiber metal hybrid laminate, FML)은 금속재료와 FRP의 접합으로 기존의 금속 소재가 가지지 못했던 뛰어난 물성과 가벼운 무게로 경제적인 구조용 재료로 사용된다. 그러나 섬유의 형태와 종류, 적층조건에 따라 물성의 차이가 크며, 파괴거동을 예측하기 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 Al6061-T6 합금에 직조형태의 유리섬유 플라스틱(GFRP, GEP118)을 적층피막한 복합재의 파손거동에 대해 연구한다. Al합금에 GFRP 1, 3, 5 겹을 피막한 3가지 조건으로 성형하고, 피막의 적층수를 변수로 정적시험과 저주기 피로시험을 병행하여 파손거동을 분석하였다. 저주기 피로시험에서는 변형률-수명 해석, 전변형률 에너지밀도법을 사용하여 분석하고, 피로수명을 예측하여 하이브리드 재료에 대한 수명예측성을 분석하였다. 인장해석 결과, GFRP 피막으로 인한 강화효과는 없었고, 피로시험시 나타나는 히스테리시스 형상은 GFRP피막 유무와 피막 수에 상관없이 모재인 Al합금의 거동을 따랐다. 저주기 피로시험 결과 GFRP의 피막으로 피로강도가 증가하였지만, GFRP의 두께에 따라 비례하여 증가하지는 않았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.355-367
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• 1998

볼트 구멍의 크기가 고장력 볼트 이음부의 역학적 거동 및 내부 압축응력 분포에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 과대공 및 표준공을 갖는 고장력 볼트 이음부에 대한 실험 및 해석적 연구를 실시하였다. 실험적 연구에서는 정적 인장시험과 피로시험을 실시하여 미끄러짐 특성, 피로강도 및 피로파단 양상을 평가하였으며, 해석적 연구에서는 유한요소해석을 통하여 내부 압축응력의 분포영역을 밝히고, 내부 압축응력의 분포가 역학적 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 실험결과, 과대공을 갖는 고장력 볼트 이음부의 미끄러짐 계수와 피로강도는 표준공을 갖는 이음부와 비교하여 큰 차이는 없으나 다소 감소하는 경향이 나타났다. 이러한 원인은 과대공 시험편의 경우 볼트 구멍의 크기가 표준공 시험편과 비교하여 상대적으로 크기 때문에 축력의 작용폭이 좁아져 마찰영역으로 작용하는 내부 압축응력의 분포영역이 작아지기 때문으로 판단되며, 이는 유한요소해석 결과로도 확인할 수 있었다. 또한, 피로시험 결과 과대공 시험편의 피로균열의 발생점이 표준공 시험편 보다 볼트 구멍 내벽에 가까운 것을 알 수 있어, 피로균열의 발생위치는 고장력 볼트의 도입축력에 의해 모재와 이음판에 형성되는 내부 압축응력의 분포영역과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.71-80
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• 2010

교량 바닥판은 차량하중 및 환경 등의 영향을 직접 받는 부재여서 열화손상에 취약하므로 이에 대한 적절한 보수 및 보강이 필요하다. 그러므로 교량 바닥판의 유지관리를 최소화하고 교량의 설계수명까지의 공용을 위해서는 현재의 바닥판 성능을 개선한 고강도, 고내구성의 바닥판 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 철근콘크리트 바닥판의 문제점을 보완하여 새롭게 개발된 강-콘크리트 합성바닥판의 피로성능을 평가하기 위하여 정적실험을 실시하고, 이를 토대로 피로하중을 선정하고 일정진폭 반복하중 하에서 피로실험을 실시하였다. 이로부터 합성바닥판의 주요 구조상세의 S-N 곡선을 작성하고, 이를 피로설계기준과 비교, 평가하여 피로거동 특성을 규명하고 피로설계지침을 제시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 합성바닥판의 각 구조상세인 절곡강판 상부플랜지 및 절곡강판 중간부, 전단연결재 및 절곡강판 하부플랜지는 모두 충분한 피로강도를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다.