• 기계저널
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• 제16권4호
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• pp.41-48
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• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.117-124
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• 2020

본 연구는 온도에 따른 점성토의 전단 변형의 특성의 모사에 초점을 맞춘다. 일반적으로 온도가 상승할수록 정규압밀선은 간극비와 평균유효응력의 평면에서 하향 이동한다. 하지만 한계상태선은 온도변화에 따라 정규압밀선만큼 이동하지는 않는다. 따라서, 온도가 증가할수록, 한계상태 평균유효응력과 선행압밀 평균유효응력의 차이는 감소한다. 이를 반영하기 위해, 본 연구에서는 한계상태 평균유효응력을 기준으로 두 부분으로 나뉘어진 경계면을 적용하였다. 또한 Bangkok 점성토에 대해서 경계면을 구축하고, 비배수 삼축압축시험에 대해서 요소해석을 실시하였다. 요소해석 결과, 제안된 모델은 복잡한 강성 혹은 발달 법칙 없이 실험 데이터와 유사한 점성토의 온도에 따른 역학적 거동을 잘 모사하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4A호
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• pp.383-389
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• 2010

현재 우리나라의 콘크리트구조설계기준은 강도설계법에 근간하고 있다. 강도설계법에 의해 휨부재를 설계할 경우, 콘크리트 응력-변형률 관계는 사용하중 상태에서 선형으로 가정하지만 이후 극한한계 상태까지에 대해서는 규정되어 있지 않다. 이로 인해 콘크리트구조설계기준에서는 처짐 및 균열폭 등의 산정에 대해 개별적인 규정을 두고 있다. 그러나 한계상태설계법에 근거한 EC에서는 재료에 대한 응력-변형률 관계를 규정하고 있다. 따라서 재료의 응력-변형률 관계로부터 휨강도 및 처짐 등을 직접 계산할 수 있다. 본 연구에서는 휨부재에 대하여 주어진 재료 모델을 바탕으로 평형방정식과 적합조건식을 적용하여 휨모멘트-곡률 관계를 계산하였다. 이로부터 휨강도 및 처짐을 산정하여 현행 콘크리트구조설계기준에 의한 값과 비교하였다. 해석 결과 재료 모델로부터 휨모멘트-곡률 관계를 통해 산정된 처짐은 실험 결과와도 비교적 잘 일치하고, 항복 이후의 처짐 계산도 가능한 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.1-8
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• 2015

우리나라 남서해안은 풍력발전에 최적지로 평가받고 있으며 최근 해상풍력 구조물을 포함하는 해안구조물의 건설이 증가하고 있다. 그러나 우리나라 남서해안의 조차는 3~8 m까지 발생하여 남서해안에 설치되는 풍력기초들은 횡방향력과 조류의 다방향 흐름에 의한 세굴로 전체 구조물에 예상치 못한 진동에 의한 불안정성이 야기될 수 있다. 이 연구에서는 회전식 수리저항성능 실험기를 이용하여 인공지반시료의 수리저항성능을 평가하였으며 전기비저항 측정결과와 비교하여 수리저항성능과 전기비저항 특성과의 상관관계에 대한 연구를 진행하였다. 실험결과 일방향 한계전단응력과 양방향 한계전단응력을 상한계와 하한계로 표시하고 전기비저항 특성과 상관관계를 도시하면 조립토와 세립토가 비교적 명확히 구분되고 한계전단응력과의 상관관계 도출이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.161-173
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• 1999

연약점성토지반의 압밀침하량 산정을 위해 현장에서 널리 사용되고 있는 표준압밀시험이나 Skempton과 Bjerrum의 압밀침하량 보정법은 현장의 재하조건이나 변형양상이 1차원적이 아닌 경우에는 실제 흙 요소의 응력상태나 변형거동을 정확하게 모사하지 못하는 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 응력경로의 자동제어가 가능한 자동화 삼축시험기를 이용하여 정규압밀상태로 성형된 kaolinite 시료에 대해 다양한 응력경로를 적용하는 실험적 연구를 수행하였으며, 그 결과로부터 합리적인 침하량 평가의 근거가 되는 다양한 응력경로하에서의 탄성변형, 압밀변형, 이차압축변형, 간극수압의 발생 및 소산 거동을 분석하였다. 이와 함께 이러한 응력경로시험의 결과를 기존의 일차원 압밀시험의 결과와 비교함으로써 기존 침하량 산정방법들의 한계와 문제점을 명확히 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1516-1523
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• 2015

본 연구는 해상풍력 강재타워의 출입문에 발생되는 응력집중에 대해 상세히 기술하고 있다. 원형강재 풍력타워에는 8종류의 하중조합이 작용하며 그 하중조합은 극한한계상태와 사용한계상태를 고려한 정상 및 이상시 운영상태를 고려하고 있다. 유한요소해석 및 변수연구에 범용해석프로그램인 ABAQUS를 사용하였으며 응력값이 변화되는 곳을 고려하여 변위 및 응력을 검토하였다. 출입문 주변의 응력집중현상을 비교분석하기 위하여 출입문이 없는 경우, 출입문은 없으나 보강재가 있는 경우, 출입문 및 보강재가 모두 적용된 경우로 구분하여 해석연구를 수행하였다. 분석내용은 본문에 자세히 기술하고 있으며, 해석결과 응력집중계수 평균값은 1.47, 최대값은 1.81로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.35-45
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• 2014

사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.221-229
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• 1992

퇴적물(堆積物)의 형태(形態), 함수비(含水比) 및 저면전단응력(底面剪斷應力)(${\tau}_b$)이 미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 미치는 영향을 연구하기 위해 순환식 개수로에서 부상실험(浮上實驗)을 하였다. 시료는 한국(韓國)의 서해안(西海岸)에 위치한 영광해역과 남동해안(南東海岸)에 위치한 영도해역에서 채취한 것을 사용하였다. 퇴적물(堆積物)의 종류 및 함수비의 크기에 따른 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)(${\tau}_c$)이 유추되었다. 동일한 시료에 대해서 함수비(含水比)가 클 수록 상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 감소하였으나, 부상량(浮上量)은 증가하였다. 퇴적물(堆積物)의 부상(浮上)은 퇴적물(堆積物)의 함수량(含水量)에도 크게 좌우되지만, 입자간(粒子間)의 결합력(結合力)(점참력(粘着力))을 특징짓는 퇴적물(堆積物)의 형태(形態)에도 강하게 지배되었다. 한 방향 흐름장에서 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 파-흐름 공존장에서의 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)보다 약 4배 이상 크게 나타났다. 저면전단응력(底面剪斷應力)이 작을 경우에는 실험초기(實驗初期)에 급부상(急浮上)한 후 시간이 경과할 수록 저면의 경화로 인해 부상량(浮上量) 어느 일정치에 가까와지고 있으나, 저면전단응력(底面剪斷應力)이 클 수록 시간의 경과에 따라 저변의 연약화로 인해 부상량(浮上量)도 계속적으로 증가하였다. 각(各) 실험(實驗)에 대한 초기(初期) 부하율(浮上率) $E={\alpha}_3({\tau}_b/{\tau}_c-1)^{\beta}$ (${\alpha}_3$, ${\beta}$ = 경험적 상수)을 평가하였으며, 동일한 시료에 대해서는 함수비(含水比)가 클 수록 ${\alpha}_3$와 ${\beta}$ 값이 증가하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.433-452
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• 2018

쉴드 TBM 공법은 터널 굴착으로 인한 터널 굴진면과 굴착면의 변형을 억제하여 지반의 변형을 최소화할 수 있는 공법이다. 이를 위해 쉴드 TBM의 운전 조건들을 적절히 제어하는 것은 매우 중요하다. 쉴드 TBM 공법의 여러 가지 운전 조건 중 굴진면압과 뒤채움주입압은 지반에 직접 압력을 가하는 과정으로 굴착에 인한 지반변위의 억제 뿐만 아니라, 지반 내 유효응력 및 간극수압의 변화에 영향을 미치는 요인이다. 굴진면압과 뒤채움압의 작용에 대한 지반의 반응은 지반의 강성 및 투수성에 따라 상이하다. 특히, 포화된 연약 점성토의 경우 굴진면압과 뒤채움압에 의한 지반 내 응력 변화의 영향이 장시간동안 잔류하므로 이에 대한 반응은 투수성이 큰 지반과 구별되는 거동을 보인다. 따라서 본 논문에서는 유한 요소법을 이용한 응력-간극수압 연계 매개변수해석을 통해 포화 점성토 지반에서 쉴드 TBM 운전 조건과 지반의 강성과 투수성이 지표침하에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 점성토 지반의 지표침하는 즉시침하와 압밀침하로 구분할 수 있었으며, 특히 압밀침하 거동은 지반의 투수성과 강성의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한, 굴진면압과 뒤채움압의 증가가 항상 지표침하 감소로 이어지지는 않고, 임의 크기의 압력(한계 압력) 이상으로 증가된 굴진면압과 뒤채움압은 역으로 지표침하를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있음이 확인되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제4권3호
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• pp.43-52
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• 1988

반복하중을 받는 정토의 거동은 단일하중에 의한 결과와 매우 상리하게 나타나며, 그중에서도 특히 간극수려의 거동은 상당히 중요하다. 본 연구는 반복하중 하에서의 점토에 대한 응력-변형 특성을 규명하기 위한 실험적 연구로서 하 중을 가하는 동안에 발생하는 간극수려에 대하여도 언급하였다. 시료는 삼축용기 안에서 24시간동안 등방려밀시켰으며, 삼축시험은 비배수상태 하에서 재성형된 시료에 때하여 압축파괴, 파괴반복, 비파괴 평형시험을 변형제어방법으로 수행하였다. 이에 따라 어느 특정한 시료의 거동을 뚜렷하게 서로 다른 두가지 양상으로 구분하는 반복응력의 한계치가 존재 함을 확인할 수 있었다.