• Smart Structures and Systems
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• 제32권4호
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• pp.253-266
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• 2023

The time-reversal method is employed to improve the ability of pipeline defect detection, and a new approach of identifying the pipeline defect depth is proposed in this research. When the L(0,2) mode ultrasonic guided wave excited through a lead zirconate titinate (PZT) transduce array propagates along the pipeline with a defect, it will interact with the defect and be partially converted to flexural F(n, m) modes and longitudinal L(0,1) mode. Using a receiving PZT array attached axisymmetrically around the pipeline, the L(0,2) reflection signal as well as the mode conversion signals at the defect are obtained. An appropriate rectangle window is used to intercept the L(0,2) reflection signal and the mode conversion signals from the obtained direct detection signals. The intercepted signals are time reversed and re-excited in the pipeline again, result in the guided wave energy focusing on the pipeline defect, the L(0,2) reflection and the L(0,1) mode conversion signals being enhanced to a higher level, especially for the small defect in the early crack stage. Besides the L(0,2) reflection signal, the L(0,1) mode conversion signal also contains useful pipeline defect information. It is possible to identify the pipeline defect depth by monitoring the variation trend of L(0,2) and L(0,1) reflection coefficients. The finite element method (FEM) simulation and experiment results are given in the paper, the enhancement of pipeline defect reflection signals by time-reversal method is obvious, and the way to identify pipeline defect depth is demonstrated to be effective.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권5호
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• pp.375-382
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• 2007

전자기적인 방법을 이용한 비파괴검사는 금속의 표면 및 표면 근방의 균열을 탐상하는데 매우 유용하다. 그러나, 강자성체, 상자성체 또는 강자성체와 상자성체 조직이 혼재되는 경우가 발생하여 기존의 비파괴검사법에 의하면 탐상신호의 해석에 어려움이 많다. 또한, 경우에 따라서는 국부적인 자성체의 존재를 유사결함으로 오해 또는 큰 결함을 국부적인 자성체의 존재로 오해할 수 있다. 한편, 원자력 발전소의 구조물 소재로 중요하게 사용되고 있는 Inconel은 결함 발생시 Nickel로 피막 처리한 후 연장 사용하게 된다. 이때, 상자성체인 Inconel과 강자성체인 Nickel의 혼재에 의하여 결함을 탐상하기 곤란하다. 본 연구에서는 Inconel 부재, Nickel 코팅부위 및 경계면에 존재하는 결함을 탐상하기 위한 방법으로써, 복합 유도전류-누설자속법과 고밀도 홀센서 배열을 이용한 라인스캔형 자기카메라를 제안하고, 탐상 가능 결함의 깊이 및 정량 평가 가능성에 대하여 보고한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.47-53
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• 2020

본 연구는 30mm 자동포에 적용 중인 폐쇄기의 내구성을 향상시킴으로서 제품의 신뢰성을 증가시키는 것을 목적으로 하고 있다. 연구 대상인 폐쇄기는 왕복운동을 통해 탄의 장전, 약실 폐쇄, 탄피 추출 등의 기능을 하는 포의 주요 구성품으로 높은 신뢰성이 요구되지만 운용 중 폐쇄기 균열이 조기에 발생됨에 따라 개선이 필요하였다. 개선을 위해 원인 분석을 수행하여 균열은 반복적인 충격에 의해 발생함을 확인하였다. 그러하여 다음과 같은 개선방안을 연구하고 입증 사격을 통해 효과를 증명하였다. 개선방안으로 소재 변경으로 충격 흡수에너지를 증가시켰으며 균열 부위의 R 값을 증대하여 응력 집중을 완화하였다. 또한, 쇼트피닝 추가, 크롬도금 삭제, 단조 방법 변경으로 피로수명을 증가시켰다. 개선품의 입증 사격 결과 5,000발까지 사격 장애가 발생하지 않았고 균열의 시작이 늦춰졌으며 그 깊이가 작아졌다. 따라서 개선방안이 적용된 폐쇄기는 기존 제품 보다 내구성이 향상됨을 확인하였다. 본 연구는 유사제품의 내구성 향상, 폐쇄기 균열 성장 속도 예측(수명 연구) 및 균열 허용 기준 설정을 추진할 때 유용한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권4호
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• pp.335-342
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• 2011

비산회를 첨가한 폐 PE의 직접적인 재활용 및 용도 개발을 위하여 재생 폴리에틸렌 수지와 순수 HDPE를 기본으로 비산회(fly ash)와 블렌드하여 비산회/재생 PE 복합재료를 치합형 동방향 회전 이축 압출기(fully intermeshing co-rotating twin screw extruder)를 이용하여 각 조성별로 제조하였다. 본 연구에서는 플라스틱 수지(재생 PE, HDPE)와 비산회의 혼합비를 (0~40) wt.%로 하였고 비산회의 함량 변화에 따른 물성을 비교하였다. 세 종류의 PE 모두 비산회 함량이 증가할수록 항복인장강도가 감소하고, 파단신율이 감소한다. 내마모성 시험 결과는 사포 거칠기가 증가할수록 내마모성이 떨어지고 거칠기가 감소할수록 충전제의 함량에 따라 내마모성이 증가한다. Notched Constant Ligament Stress 시험에서는 신재 PE와 재생 PE의 경우 하중의 변화에 따라 파괴 시간이 짧아지는 결과를 나타냈고, 비산회가 혼합된 KRPE 복합체는 신재 PE, 폐 PE 그리고 신재 PE 복합체 및 JRPE 복합체와 비교할 때 상대적인 파괴 시간은 짧게 나타나지만 매설용 구조물에 대한 한국산업표준에서 정하는 20% 노치 깊이, 15%의 하중에서 24시간 이상의 저속 균열저항성을 나타내어 지하매설용 구조체로서 하수 이음관/받침대와 옥외구조물로서 가로수 보호의자와 같은 구조물에 적용할 수 있을 것으로 판단한다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.53-65
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• 2021

수소충전소의 빠른 확장 및 설치와 동시에 수소충전소의 고압수소 충전 압력용기에 대한 안전 검사가 매우 중요하게 이루어져야 한다. 이 중 ASME에 따르면 일정 압력 이상의 수소를 보관하는 용기에 대해서는 수소 취성 검사를 반드시 해야 한다. 수소취성 검사의 주된 시험방법으로 고압의 수소분위기에서 파괴시험 및 피로 파괴시험을 실시해야 하며, 이를 통해 수소 분위기에서 압력용기의 내구한계를 측정하고, 사용한계를 결정하도록 되어 있다. 세부적으로 stress intensity factor(K)로부터 한계균열깊이를 계산하고, da/dN(피로성장율)로부터 사용수명을 결정할 수 있다. API579-1/ ASME FFS-1 part 9에서 crack-like flaws의 모드에 따른 계산방법을 예시하고 있으나, 플레이트, 실린더 등 다양한 형태의 형상에 대하여 균열의 형상, 위치 등에 의하여 대략 55개 모드가 있고, 상당히 복잡한 수식으로 인하여 쉽게 접근을 못한다. 본 연구에서는 엑셀 및 VBA를 통하여 수치해석적으로 파괴역학계산하는 방법을 소개하고자 한다. 또한, 이를 적용하여 압력용기의 두께와 내경이 수명에 미치는 영향을 분석해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1707-1721
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• 2014

반단면 프리캐스트 바닥판 공법은 완전 프리캐스트 바닥판 공법과 현장타설 공법의 장점을 절충, 보완한 효과적인 공법으로 공기단축, 시공성 향상을 목적으로 개발된 바닥판이다. 이 논문에서는 프리텐션에 의한 반두께 바닥판의 상세를 제안하였으며, 이에 대한 검증을 위해 실험적 연구와 분석을 수행하였다. 프리텐션이 도입된 반두께 바닥판 실험체와 2경간을 갖는 반두께 바닥판 실험부재 총 5기를 제작하였다. 실험변수로는 프리스트레스 도입크기, 이음부에서의 보강철근유무로써 이에 대한 강도와 변형률, 균열폭을 분석하였다. 단경간 바닥판 실험에서 실험결과는 계산강도에 비해 1.55배 이상 높은 값을 보였고 텐던의 수를 2배 증가 시켜도 휨강도 증가는 10% 수준이고 균열폭 제어에 미치는 영향은 무시할 수준이었다. 2경간 연속 실험부재의 경우는 부재의 정모멘트 및 부모멘트부에서의 강도는 부재의 인장철근과 텐던의 변형률로 항복시점을 파악할 때, 보강철근이 있는 경우 텐던과 인장철근은 보강하지 않은 부재보다 각각 1.2배 1.38배 높은 수준에서 항복하였다. 이번 연구에 의해 검증된 프리텐션 반두께 바닥판은 급속 교체 혹은 급속 시공 현장에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.

• Computers and Concrete
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• 제21권2호
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• pp.117-126
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• 2018

This research investigate the behavior of reinforced normal and lightweight aggregate concrete hollow core slabs with different core shapes, shear span to effective depth (a/d). The experimental work includes testing seven reinforced concrete slabs under two vertical line loads. The dimensions of slab specimens were (1.1 m) length, (0.6 m) width and (0.12 m) thickness. The maximum reduction in weight due to aggregate type was (19.28%) and due to cross section (square and circular) cores was (17.37 and 13.64%) respectively. The test results showed that the decrease of shear span to effective depth ratio from 2.9 to 1.9 for lightweight aggregate solid slab cause an increase in ultimate load by (29.06%) and increase in the deflection value at ultimate load or the ultimate deflection by (17.79%). The use of lightweight aggregate concrete in casting solid slabs give a reduction in weight by (19.28%) and in the first cracking and ultimate loads by (16.37%) and (5%) respectively for constant (a/d=2.9).The use of lightweight aggregate concrete in casting hollow circular core slabs with constant (a/d=2.9) (reduction in weight 32.92%) decrease the cracking and ultimate loads by (12%) and (5.18%) respectively with respect to the solid slab. These slab specimens were analyzed numerically by using the finite element computer program ANSYS. Good agreements in terms of behavior, cracking load (load at first visible crack) and ultimate load (maximum value of testing load) was obtained between finite element analysis and experimental test results.

• 콘크리트학회지
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• 제4권4호
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• pp.171-179
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• 1992

본 연구에서는 전단-스팬비가 1.5에서 2.5 범위의 고강도 콘크리트 보에 대해 기존 규준식의 안전여부를 확인하고, 사균열강도와 극한전단강도를 결정하기 위해 총 15개의 시험체를 제작하여 실험적 연구를 수행하였다. 주요변수는 전단-스팬비(a/d=1.5, 2.0, 2,5)와 수직전단철근비(Rv=0, 25, 50, 75, 100%, Rv=[$ ho$v / $\rho$v(ACI)] 100)이며, 콘크리트 압축강도(f＇c=747kg/$ extrm{cm}^2$와 인장철근비($\rho$w=0.0377)는 일정하다. 실험결과 본 연구의 전단-스팬비의 범위에서 ACI 318-89 (11-31)식은 일반적으로 수직전단철근에 의해 저항되는 전단강도를 상당히 과소평가하는 것으로 나타났다. 따라서 수직전단철근에 대한 영향이 재고되어야 할 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제8권1호
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• pp.114-122
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• 1994

X-ray stress constant, K, was determined for the diffraction line of (211)plane by using Cr-K$\alpha$ radiation. K was -340.87 MPa/deg. Fatigue crack propagation tests of SS41 steel were conducted under stress ratios of 0.1, 0.3 and 0.5. The half-value breadth of X-ray diffraction profile was measured at and beneath the fracture surface. The half-value breadth, B, on the fracture surface was found to increase with increasing $K_max$. The value of B was influenced by stress ratio in SS41 steel. The half-value breadth took the maximum value at the borden of reversed plastic zone, while it approached to the initial (pre-fatigue) value near the boundary of monotonic plastic zone. The maximum depth of the plasticzone was evaluated on the basis of the half-value breadth distribution. The depth $\omega$$_y$ is related to $K_max$by the following equation : $\omega$$_y$ = $\alpha$($K_max$/$\sigma$$_y$$)^2$ where .sigma.$\sigma$$_y$ is the yield strength obtength obtained in tension test .alpha.is 0.136 for SS41 steel.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제21권1호
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• pp.67-82
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• 2005

This study analyzes stress intensity factors for a number of periodic edge cracks in a semiinfinite medium subjected to a far field uniform applied load along with a distribution of eigenstrain. The eigenstrain is considered to be distributed arbitrarily over a region of finite depth extending from the free surface. The cracks are represented by a continuous distribution of edge dislocations. Using the complex potential functions of the edge dislocations, a simple as well as effective method is developed to calculate the stress intensity factor for the edge cracks. The method is employed to obtain the numerical results of the stress intensity factor for different distributions of eigenstrain. Moreover, the effect of crack spacing and the intensity of the normalized eigenstress on the stress intensity factor are investigated in details. The results of the present study reveal that the stress intensity factor of the periodic edge cracks is significantly influenced by the magnitude as well as distribution of the eigenstrain within the finite depth. The eigenstrains that induce compressive stresses at and near the free surface of the semi-infinite medium reduce the stress intensity factor that, in turn, contributes to the toughening of the material.