• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.691-700
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• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제14권2호
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• pp.79-89
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• 1996

일정진폭하중과 과대하중비 2.5의 단일 인장과대하중에 의한 4140강 용접부 의 피로균열성장거동을 실온과 -45.deg.C의 저온에서 피로시험과 파면관찰을 통하여 고찰하였다. 이때, 용접부 미시조직의 영향을 평가하기 위해 모재(parent metal), 열영향부(as-welded HAZ), 열처리된 열영향부(PWHT HAZ)로 나누어 응력비 0과 0.5로 CT시험편을 이용하여 피로시험을 실시하였다. 피로균열성장거동은 재료의 미시조직과 온도변화보다는 응력비에 크게 영향을 받았으며, 단일 과대하중에 의한 피로균열성장 지연효과가 모든 재료에서 상당히 크게 나타났다. 전자현미경에 의한 피로파면 관찰 결과, 실온에서는 연성의 스트라이에이숀과 -45.deg.C에서는 의벽개파면과 같은 피로 균열성장거동을 나타내고 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.22.1-22.1
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• 2011

산업의 발달과 더불어 수송기기를 포함한 각종 구조물의 경량화에 따라 피로파괴에 대한 관심이 높아지고 있다. 과거에는 피로균열생성과 피로균열전파를 구분하지 않는 S-N (stress-cycles to failure) 피로 개념을 이용하여 구조재의 피로 거동을 이해하고자 하였다. 그러나 최근에는 모든 구조물에는 균열이 존재한다는 가정에서 시작된 파괴역학(fracture mechanics)에 기초한 피로균열성장 개념을 이용하여 피로에 대한 저항성이 큰 구조재를 개발하고 있으며, 구조물의 피로수명을 예측하고 있다. 본 발표에서는 미세조직, 인장특성, 용접이나 부식 환경 등이 금속의 피로 및 피로균열성장(fatigue crack propagation)에 미치는 영향에 대한 논하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.29-36
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• 1991

장섬유 강화 마그네슘 복합제(FP/ZE41A)의 피로 균열 성장 거동에 대한 열처리 효과를 규명한 것으로 TEM관측에 의해 알루미나 섬유와 마그네슘 복합 매트릭스간의 상호 접변을 완화시키기 위하여 풀림을 실시하였다. 피로 균열 성장 방향에 수직한 섬유와 평행한 섬유들에 대한 피로 균열 성장 거동에 관한 실험을 실시 한 바, 피로 균열 성장 방향에 수직한 시험편의 경우 열처리를 실시한 시험편은 잔류 응력을 제거시키지 않은 시험편에 비해 피로 균열 성장에 대한 더 많은 저항성을 갖고 있음을 알수 있었다. 그러나, 이에 반해 피로 균열 성장 방향에 평행한 시험편의 경우는 잔류 응력을 제거시키지 않은 시험편 이 열처리를 실시한 시험편에 비해 더 많은 피로 균열 성장 저항성을 내포하고 있다는 피로 균열 성장 거동에 대한 차이점을 발견할 수 있었다. 피로 파괴 표면에 대한 연성 파열과 섬유 박리를 SEM관찰한 결과 열처리는 피로균열 성장 거동에서 지적된 바와 같이 섬유와 매트릭스 상호면의 강도를 약화시킨다는 것을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제32권3호
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• pp.270-275
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• 2008

고무재료의 피로균열 성장특성은 고무제품의 강도와 내구성을 평가하는 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 자체 제작한 피로균열 성장 측정기를 이용하여 충전제 종류에 따른 EPDM의 피로균열 성장특성을 고찰하였다. 피로균열성장은 진동수와 측정온도에 영향을 받았으며, 진동수가 증가함에 따라 균열성장속도는 감소하였고 온도가 증가함에 따라 균열성장속도는 증가하였다. 충전된 EPDM의 인열에너지와 균열성장속도의 상관관계는 지수법칙을 따랐으며, 충전제의 함량이 증가함에 따라 균열성장속도가 감소하였다. 또한, 실리카로 충전된 EPDM이 카본블랙으로 충전된 EPDM에 비해 더 우수한 피로저항 특성을 보였다. 실리카로 충전된 경우, 균열성장속도는 30 phr까지 감소하다가 그 이후 다시 증가하였다. 미충전 시편의 피로 파괴단면 SEM 사진에서 작고 유연한 파괴자국들이 관찰되었으며, 실리카가 충전된 시편의 단면에서는 보강효과로 인하여 인열 형태가 불규칙 적이고 비교적 거친 표면이 관찰되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.15-22
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• 2003

피로균열성장모델을 유도하고 지연모델을 제안하였다. 피로균열성장모델은 피로균열선단의 소성변형으로 인하여 균열표면에 발생하는 잔류소성스트레치를 고려하고 있다. 균열 성장률은 균열선단 재료요소의 소성변형에너지와 누적피로손상으로부터 계산된다. 유도한 균열성장모델로부터 계산한 균열성장률은 AL6061-T651과 17-4PH 주강의 시험결과와 잘 일치하고 있다. 피로균열성장지연모델은 인장과대하중으로부터 생성된 잔류소성스트레치를 근거로 하고 있으며, 인장과대하중은 다음 하중 사이클의 소성변형률을 감소시킨다. Strip-yield모델을 이용하여 균열선단의 소성역을 계산하였다. 새로 제안된 지연모델은 인장과대하중하의 피로균열선장특성 및 지체지연 현상을 잘 기술하고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.773-782
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• 2002

본 연구에서는 향후 사용빈도가 증가할 것으로 예상되는 SM570, POSTEN60 및 POSTEN80 강재를 대상으로 용접선 방향이 피로균열성장속도에 미치는 영향, 용접방법 및 강도등급에 따른 피로균열성장특성, 그리고 각 재질별(모재부, 열영향부, 용접금속부) 피로균열 성장특성을 정량적으로 평가하기 위해서 CT시험편을 제작해서 일련의 피로시험을 실시하였다. 피로시험결과 노치가 용접선과 평행한 시험체의 경우 노치선단에 존재하는 압축잔류응력의 영향으로 노치가 용접선과 직각인 시험체의 경우보다 피로균열성장속도의 지연현상이 현저해지는 것을 알 수 있었다. 그리고 용접 방법에 따른 피로균열성장특성은 강재의 강도등급에 관계없이 FCAW가 SAW에 비해서 피로균열성장속도의 분산이 적게 나타나고 있으며, 또한 높은 응력확대계수범위 영역에서 피로균열성장속도의 수렴현상이 나타나는 것을 알 수 있었다. 한편 본 피로시험결과와 기존의 연구결과를 비교하면 피로균열성장영역에서의 피로균열성장속도는 유사한 경향을 나타내고 있으므로 본 연구에서 대상으로 한 강재는 피로안전성을 충분히 확보하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제3권2호
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• pp.87-100
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• 1989

해양구조물의 원통형 조인트에 대한 파괴역학적 피로수명 산출방법이 개발되었다. 개발된 방법을 이용해서 2평면 K형 조인트에 대한 피로수명을 구체적인 파괴역학적 방법으로 산출 하였다. 이 분석을 위해 용접부위 표면균열의 응력확대 계수를 3차원 유한요소법에 의해 계산하였다. 계산된 결과에 의하면 용접부위 표면균열 첨단은 단순한 Mode I형태를 보이지 않고 Mode I, II, III이 복합된 형태임이 입증되었다. 계산된 응력확대 계수를 사용해서 16개의 용접부위균열 성장형태를 일반적인 피로균열 성장법칙을 적용해서 계산하였고, 균열성장의 안정분석을 통해 각 균열의 최종 파괴상태를 파괴해석도면(failure assessment diagram)법을 이용해서 계산하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권1호
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• pp.48-57
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• 2007

사용 중인 항공기 구조를 모사하여 리벳구멍 주위에 피로균열이 존재하는 AA2024-T3 박판을 CFRP 복합재 패치로 접합하여 보수한 후 피로균열 성장거동을 음향방출(AE)을 측정하면서 관찰하였다. 패칭의 효과로 균열성장속도의 뚜렷한 감소와 균열이 인접한 리벳 구멍으로 전파되는 시간을 지연시키는 효과가 있음을 확인하였다. 그리고 패칭 후 균열성장에 의해 탐지된 신호와 패치와 알루미늄 사이의 접합계면 분리에 의한 신호의 구별 가능성을 다변량 자료분석 기법인 주성분분석을 통해 알아보았다. 그 결과 균열성장에 따른 AE신호는 계면분리에 따른 AE신호에 비해 중심주파수가 높고 작은 에너지를 가지는 반면, 계면분리 신호는 균열성장 신호에 비해 상승시간이 길고 중심주파수가 상대적으로 낮으며 비교적 큰 에너지를 가진 것으로 나타났다. 따라서 AE신호의 유형인식 방법은 AE 발생원의 위치표정 결과와 결합할 경우 패치 접합으로 보수된 구조에서의 피로균열 성장거동을 예측하는 방법으로 충분히 활용될 수 있다.

• 수산해양기술연구
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• 제36권2호
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• pp.147-154
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• 2000

실온 대기 중에서 탄소강배관(STS370)의 피로시험을 행하였다. 배관에는 외부결함을 인공적으로 상정하여, 피로균열진전 및 관통의 거동, 균열형상, 누설 및 파단수명, 균열개구변위를 실험과 이론의 양면으로부터 비교·검토하였다. 특히, 배관의 벽두께 관통후에 있어서의 응력확대계수를 평가하기 위하여 새로운 식을 제안하였다. 피로균열이 관벽을 관통하기 전에 있어서는 판모델에 의한 Newman-Raju의 응력확대계수 평가식을 이용하므로서 aspect비와 누설수명 등 관통전의 피로균열성장거동을 평가할 수 있음을 나타내었다. 또한, 피로균열이 관벽을 관통한 후에 있어서는 본 논문에서 제안한 배관모델에 의한 응력확대계수의 평가식을 이용하여 관통후의 균열형상, 파단수명 및 균열개구변위 등 관통후의 피로균열성장거동을 평가하였다.