• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.95-104
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• 2013

최근 시멘트혼합토(CSG)가 많은 설계 시공에 적용되어지고 있다. CSG재료는 경화 초기엔 흙과 같은 역학적 특성을 보이지만 시간이 경과함에 따라 점차 콘크리트 재료적 특성을 발현하게 된다. 경화된 시멘트혼합토는 작은 변형률에서 최대강도가 발현되고 이 후 급격한 취성파괴에 도달하는 탄성적인 성질을 띠게 된다. 본 연구에서는 이러한 CSG재료의 취성거동특성을 완화하고 상대적으로 취약한 인장성능을 개선하고자 PVA 섬유보강재를 적용하였다. 섬유보강 CSG재료는 재하시 하상시료와 섬유사이의 결합력으로 섬유에 인장력이 발생하여 혼합시료의 인장강도 증가와 급작스런 취성파괴발생을 방지할 수 있다. 실험결과 섬유보강만으로도 CSG재료의 응력-변형특성을 취성파괴에서 연성파괴로 유도할 수 있으며, 섬유보강에 의한 잔류강도 증가효과를 확인 할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제35권6호
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• pp.537-542
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• 2011

폴리카보네이트(PC)에서 문제되는, 내충격성에서의 취약한 두께민감성을 보완하고자, PC와 구조적 유사성을 지니며 내충격성에서의 두께민감성은 보완된 폴리에스터카보네이트(PEC)와 PC의 블렌드를 제조하였다. 다양한 조성의 PEC를 합성하여 PC/PEC 블렌드의 $T_g$를 측정한 결과, 카보네이트 구조의 함량이 10 mol% 정도로 적은 경우를 제외한 모든 PEC가 PC와 상용성을 보였으며, 그 중 카보네이트 단위와 방향족 에스터인 아릴레이트 단위의 함량비가 1:1인 PEC5와 PC의 블렌드에 대해 파괴 거동을 고찰한 결과, 3 mm 두께 시편에서는 PEC5의 함량이 증가함에 따라 충격강도가 낮아졌으나, 이보다 두꺼운 6 mm 시편에서는 PEC5 함량이 많은 조성에서 PC와 PEC5 각각 보다 향상된 충격강도 결과가 발견되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권3호
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• pp.489-504
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• 2017

The localized shear and the slip lines are easily observed in elastic-brittle-plastic rock. After yielding, the strength of the brittle rock suddenly drops from the peak value to the residual value, and there are slip lines which divide the macro rock into numbers of elements. There are slippages of elements along the slip lines and the displacement field in the plastic region is discontinuous. With some restraints, the discontinuities can be described by the combination of two smooth functions, one is for the meaning of averaging the original function, and the other is for characterizing the breaks of the original function. The slip lines around the circular opening in the plastic region of an isotropic H-B rock which subjected to a hydrostatic in situ stress can be described by the logarithmic spirals. After failure, the deformation mechanism of the plastic region is mainly attributed to the slippage, and a slippage parameter is introduced. A new analytical solution is presented for the plane strain analysis of displacements around circular openings. The displacements obtained by using the new solution are found to be well coincide with the exact solutions from the published sources.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.137-144
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• 2019

취성재료인 탄소섬유보강폴리머(CFRP)의 시편시험에서 총변형량과 유효길이로서 유도되는 환산변형률을 도입하고, 환산변형률의 장점을 기술하였다. 일반적으로 재료의 인장물성을 결정하기 위해 스트레인 게이지 측정값을 사용하지만, 취성특성을 가지는 CFRP에서는 항상 유효한 것은 아니다. 그 이유는 취성재료에서는 응력재분배를 할 수 없으며, 스트레인 게이지의 측정값은 국부거동만을 나타기 때문이다. 따라서 환산변형률은 취성재료의 인장인장특성의 평균값을 측정하고 변형률과 측정값을 검증하는 보조지표로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 환산변형률은 1) 제작 오차(편차) 와 세팅 오차(정렬 불량)에 의해 발생하는 초기 내부 변형률에 기인한 영향과 2) 불균일 변형분포로 인한 부분파단 이후 거동을 명확히 가시화하는 장점이 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.182-192
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• 2022

취성파괴는 구조물의 파괴거동 중 하나로서 구조재료의 내진성능에 큰 영향을 미친다. 하중속도는 취성파괴의 주요 발생원인 중 하나로 작용하며, 특히 지진과 같은 상황에서 건축물에 높은 하중속도가 작용하게 된다. 하지만 현재 국내·외 강구조 보-기둥 접합부의 내진성능평가는 대부분 정적실험을 통해 수행되고 있다. 따라서 기존 내진성능평가에서는 지진 시의 높은 하중속도에 의한 재료 인성 저하 및 최대변형률 감소 등의 요소에 따른 취성파괴가 충분히 고려되지 않았을 가능성이 존재한다. 본 연구에서는 기존 실험방법에 따른 낮은 하중속도에서의 정적실험과 진동대를 이용한 높은 하중속도에서의 동적실험을 각각 실시한다. 각 실험결과에 따른 파괴형상 및 구조성능 등을 비교·분석하고 최종적으로 하중속도의 크기가 접합부의 내진성능에 미치는 영향을 분석한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.529-536
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• 2008

구조물의 파괴 거동은 하중의 재하 속도에 따라 달라지는 특성을 보이는데, 이는 재료의 속도 의존성으로부터 비롯된다고 할 수 있다. 이러한 현상은 공학의 여러 분야에서 관심사였지만, 파괴 메커니즘이 명확히 규명되지 않았기 때문에 수치 해석을 통한 연구에는 그 한계점과 어려움이 상존하였다. 본 연구에서는 파괴 거동의 속도 의존성을 이해하고자, 취성재료를 대상으로 입자동역학을 이용한 수치해석을 수행하였다. 직접 인장 시험 시뮬레이션을 위해 노치가 있는 시편을 모델링하고, 취성재료가 갖는 특성을 표현하기 위해 Lennard-Jones 포텐셜을 사용하였다. 6가지의 다른 하중 속도에 따른 균열의 거칠기, 균열의 후퇴와 멈춤, 분기 현상과 같은 동적 파괴 특성을 관찰하였다. 해석 결과를 통해 하중 속도에 따른 파괴 거동의 변화 원인을 에너지 유입-소모율의 개념을 도입하여 설명하고, 재료의 파괴 메커니즘이 갖는 속도 의존성에 대해 이해할 수 있는 단초를 마련하였다. 또한, 기존 실험과의 비교를 통해 실제적인 현상과의 유사성을 밝힘으로써 입자동역학의 공학적 적용 가능성을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.637-643
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• 2011

본 논문에서는 결합 기반 페리다이나믹스 해석법을 사용하여 동적취성 파괴시뮬레이션을 수행하였다. 페리다이나믹스 모델은 분기 균열, 균열 불안정성, 균열 경로의 비대칭성, 연쇄 분기 균열, 2차 균열 전파 등 다양한 동적취성 파괴현상을 잘 해석해 낼 수 있다. 본 논문에서는 분기 균열의 분기 각도와 균열 전파속도에 대한 응력파의 영향에 대해 연구하였다. 극한 시점에 도달한 균열은 둘 이상으로 분기되어 전파되고 그 전파속도는 기존 균열의 전파속도와 크게 달라지지 않는다는 사실이 여러 실험을 통해서 입증이 되었다. 페리다이나믹스로 해석된 분기 균열은 실험을 통해 제안된 균열 전파현상들과 잘 부합되는 것을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.63-77
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• 2017

The failure mechanism of a deep hard rock tunnel under high geostress and high geothermalactivity is extremely complex. Uniaxial compression tests of granite at different temperatures were conducted. The complete stress-strain curves, mechanical parameters and macroscopic failure types of the rock were analyzed in detail. The brittleness index, which represents the possibility of a severe brittleness hazard, is proposed in this paperby comparing the peak stress and the expansion stress. The results show that the temperature range from 20 to $60^{\circ}C$ is able to aggravate the brittle failure of hard rock based on the brittleness index. The closure of internal micro cracks by thermal stress can improve the strength of hard rock and the storage capacity of elastic strain energy. The failure mode ofthe samples changes from shear failure to tensile failure as the temperature increases. In conclusion, the brittle failure mechanism of hard rock under the action of thermal coupling is revealed, and the analysis result offers significant guidance for deep buried tunnels at high temperatures and under high geostress.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권4호
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• pp.585-600
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• 2017

This study deals with simple solutions for a spherical or circular opening excavated in elastic-brittle plastic rock mass compatible with a linear Mohr-Coulomb (M-C) or a nonlinear Hoek-Brown (H-B) yield criterion. Based on total strain approach, the closed-form solutions of stresses and displacement are derived simultaneously for circular and spherical openings using original H-B and M-C yield criteria. Two simple numerical procedures are proposed for the solution of generalized H-B and M-C yield criteria. Based on incremental approach, the similarity solution is derived for circular and spherical openings using generalized H-B and M-C yield criteria. The classical Runge-Kutta method is used to integrate the first-order ordinary differential equations. Using three data sets for M-C and H-B models, the results of the radial displacements, the spreading of the plastic radius with decreasing pressure, and the radial and circumferential stresses in the plastic region are compared. Excellent agreement among the solutions is obtained for all cases of spherical and circular openings. The importance of the use of proper initial values in the similarity solution is discussed.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.1045-1062
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• 2015

Concrete-filled circular t steel tubular joints (CFSTJs) in practice are frequently subjected to fluctuated loadings caused by wind, earthquake and so on. As fatigue crack is sensitive to such cyclic loadings, assessment on performance of CFSTJs with crack-like defect attracts more concerns because both high stress concentration at the brace/chord intersection and welding residual stresses along weld toe cause the materials in the region around the intersection to be more brittle. Once crack initiates and propagates along the weld toe, tri-axial stresses in high gradient around the crack front exist, which may bring brittle fracture failure. Additionally, the stiffness and the load carrying capacity of the CFSTJs with crack may decrease due to the weakened connection at the intersection. To study the behaviour of CFSTJs with initial crack, experimental tests have been carried out on three full-scale CFCST T-joints with same configuration. The three specimens include one uncracked joint and two corresponding cracked joints. Load-displacement and load-deformation curves, failure mode and crack propagation are obtained from the experiment measurement. According to the experimental results, it can be found that he load carrying capacity of the cracked joints is decreased by more than 10% compared with the uncracked joint. The effect of crack depth on the load carrying capacity of CFCST T-joints seems to be slight. The failure mode of the cracked CFCST T-joints represents as plastic yielding rather than brittle fracture through experimental observation.