• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.875-884
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• 2023

Hydrogen infiltration into metals has been reported to induce alterations in their mechanical properties under load. In this study, we conducted CTOD (Crack Tip Opening Displacement) tests on steel specimens designed for use in liquid hydrogen storage systems. Electrochemical hydrogen charging was performed using both FCC series austenitic stainless steel and BCC series structural steel specimens, while CTOD testing was carried out using a 500kN-class material testing machine. Results indicate a notable divergence in behavior: SS400 test samples exhibited a higher susceptibility to failure compared to austenitic stainless steel counterparts, whereas SUS 316L test samples displayed minimal changes in displacement and maximum load due to hydrogen charging. However, SEM (Scanning Electron Microscopy) analysis results presented challenges in clearly explaining the mechanical degradation phenomenon in the tested materials. This study's resultant database holds significant promise for enhancing the safety design of liquid hydrogen storage systems, providing invaluable insights into the performance of various steel alloys under the influence of hydrogen embrittlement.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.802-810
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• 2003

이 논문에서는 균열성장에 따른 파괴기준의 변화를 고려할 수 있는 수정 특이-파괴진행대 이론이 제안되었다. 제안된 파괴이론의 파괴특성은 균열의 성장기준이 되는 미소균열단에서 에너지해방률과 미소균열단 뒤에 형성되는 파괴진행대에서 균열면 응력-변위 관계이다. 제안된 파괴이론에 의한 파괴에너지는 기존의 콘크리트 파괴실험 결과로부터 평가된 파괴에너지를 충분히 만족할 수 있었다. 실험자료의 분석결과는 파괴진행대에서 균열면 응력-변위 관계는 시험편의 기하학적 특성에 큰 영형을 받지 않으나, 에너지해방률의 파괴기준은 시험편의 기하학적 특성과 하중조건뿐만 아니라 균열성장길이에 영향을 받는 것을 보여준다. 25mm의 균열성장까지 일정한 값을 유지하던 에너지해방률은 균열성장에 대해 선형으로 최대 값까지 증가하였다. 충분한 크기의 시험편에서 최대 에너지해방률은 최대하중에서 발생되었으며, 최대하중 이후의 균열성장에 대해 이 값을 유지하였다. 균열성장에 따른 파괴기준의 변화는 미소균열의 성장과 국부화에 의한 것으로 판단된다. 에너지해방률에 의한 파괴기준의 평가는 콘크리트 파괴거동의 크기효과를 단순화하며, 미소균열의 성장과 국부화에 대한 정량화에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권3호
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• pp.127-135
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• 1997

본 연구에서는 콘크리트의 피로균열 성장거동을 구명하기 위하여 쐐기쪼갬실험( WST)을 수행하였다. 연구의 주안점인 피로균열 성장거동의 주요영향인자는 콘크리트의 강도로서 28,60,118 MPa 등 3가지의 강도를 변수로 택하였다. 한편, 응력비를 6,13%의 2가지로 변화시켜 그 영향을 관찰하였다. 소정의 응력비을 주기 위하여 최고피로하중수준을 75~85%, 최저응력수준을 5~10%로 각각 유지하였다. 피로실험전에 균열개구변위( CMOD)컴플라이언스 보정 실험을 수행한 후, 그 결과인 균열길이와 컴플라이언스의 관계를 피로실험 중에 균열길이를 예측하는데에 이용하였다. 또한 CMOD컴플라이언스 보정법의 타당성을 검증하기 위하여 선형탄성 파괴역학( LEFM) 및 염색법에 의하여 예측된 균열길이와 비교하였다. 실험결과에 의하여 선형탄성 파괴역학에 근거한 피로균열 성장속도 모델(da/dN- K1 관계)을 제시하였고 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 피로균열의 성장속도가 빨라지는 것으로 평가되었다. 또한 응력비가 피로균열 성장속도에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 강도가 증가함에 따라 그 정도가 감소하는 경향을 보였다. LEFM 과 염색법 의하여 예측된 균열길이와 비교하여 본 결과 CMOD컴플라이언스 보정법이 쐐기쪼갬실험(WST)에 적용될 수 있음이 검증되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.237-248
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• 2011

강섬유 보강 콘크리트의 인장연화특성은 구조적 거동에 매우 중요한 역할을 하며, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 우수한 구조성능을 파악하기 위해서는 인장연화거동의 정밀모델링 및 이를 반영한 수치해석 기법이 필요하다. 따라서, 이 논문에서는 강섬유로 보강된 콘크리트의 부재의 인장연화거동 특성을 고려한 휨 거동을 예측하기 위한 수치해석 기법을 제시하였다. 강섬유 보강 콘크리트의 하중-균열개구변위 실험결과를 반영하여 가상균열모델에 근거한 균열방정식과 역해석 기법에 의해 인장연화모델링을 수행하였다. 또한, 인장연화거동을 반영한 재료모델링을 수행하였다. 제시기법에 의한 초고성능 콘크리트 보의 모멘트-곡률 수치해석 결과를 실험결과와 비교 분석하였으며, 수치해석 결과와 실험결과는 비교적 잘 일치하고 있다. 제안기법에 의해 강섬유 보강 초고강도 콘크리트 보의 휨강도를 정확하게 예측할 수 있다고 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권2호
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• pp.96-105
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• 1995

본 연구에서는 종래의 미소피로균열 성장속도 해석방법에 대한 수정안을 제시하고 수정 후의 방 법에 의해서 계산한 값들과 S4SC 탄소강에 대한 Nisitani와 Goto의 실험결과를 비교하여 계산한 값과 실험데이터 사이에 양호한 일치가 있음을 보였다. 이미 제시된 피로균열성장속도 식에는 하한계수준과 피로한도를 연관시키는 재료상수와 탄소성 거동에 대한 수정 및 균열닫힘효과를 나타내는 방법이 포함되어 있다. 본 연구에서 행한 수정중의 하나는 기하학적인 상수대신에 퍼만(Forman)의 탄성응력 강도계수 범위식을 이용하는 것이고, 다른 하나는 균열이 성장함에 따라 편심형단면으로 되면서 모멘트에 기인해 발생되는 굽힘효과를 고려하는 것이다. 이 방 법을 수명예측에 사용하면 용접구조물은 물론 기계구조물의 보다 정확한 수명예측이 가능할 것 이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.475-487
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• 2003

본 연구는 선형탄성 파괴역학적 방법을 사용하여 피로 손상을 평가할 수 있는 해석모델을 개발하는데 있다. 트럭 한 대가 교량상부를 통과할 때 부재에 발생하는 응력이력을 블록하중이라 정의하고 하중상호작용효과를 설명하는 균열닫힘 모델 이론을 적용한다. 블록하중에 대해 사하중 응력과 균열개구응력을 고려하여 응력범위빈도해석을 수행하였다. 여기서 구한 응력범위빈도분포에 확률적 방법을 적용하여 응력범위빈도분포의 확률분포 파라미타를 추 정하였다. 확률분포의 확률변수를 발생시키는 Monte Carlo Simulation 실행을 하여 파괴블럭수와 확률분포를 구한다. 이로부터 부재의 파로파괴가 발생하지 않는 피로신뢰성을 계산한다. 또한 파괴블럭수를 일평균 트럭교통량으로 나누면 예상잔존수명을 구할 수 있다. 제안된 피로신뢰성 해석모델을 사용하여 강상자형교 가로보와 수직보강개의 용접부에 피로신뢰성 해석을 수행 한 결과, 피크해석방법 결과와 잔존수명이 3.8% 정도 차이가 있었다. 이는 제안된 모델이 균열닫힘 현상이나 균열지연 형상을 고려하고 있음을 알 수 있었다.

• Computational Structural Engineering : An International Journal
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• 제1권2호
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• pp.117-130
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• 2001

Investigations of low-rice unbounded reinforced concrete shear walls with or without openings are performed with comparison of analytical and experimental results. Theoretical analysis is based on nonlinear finite element algorithm, which incorporates concrete failure criterion and nonlinear constitutive relationships. Studios focus on the effects of height-to-length ratio of shear walls, opening ratio, horizontal and vertical reinforcement radios, and diagonal reinforcement. Analytical solutions conform well with experimental results. Equations for cracking, yielding and ultimate loads with corresponding lateral displacements are derived by regression using analytical results and experimental data. Also, failure modes of low-rise unbounded shear walls are theoretically investigated. An explanation of change in failure mode is ascertained by comparing analytical results and ACI code equations. Shear-flexural failure can be obtained with additional flexural reinforcement to increase a wall's capacity. This concept leads to a design method of reducing flexural reinforcement in low-rise bounded solid shear wall's. Avoidance of shear failure as well as less reinforcement congestion leer these walls is expected.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권8호
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• pp.1512-1519
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• 2002

Most of mechanical failures are caused by repeated loadings and therefore they are strongly related to fatigue. To avoid the failures caused by fatigue, determination of an optimal shape of a structure is one of the very important factors in the initial design stage. Shape optimization fer two types of specimens, which are very typical ones in opening mode in fracture mechanics, was accomplished by the linear elastic fracture mechanics and the growth-strain method in this study. Also shape optimization for a cantilever beam in mixed mode was carried out by the same techniques. The linear elastic fracture mechanics was used to estimate stress intensity factors and fatigue lives. And the growth-strain method was used to optimize the shape of the initial shape of the specimens. From the results of the shape optimization, it was found that shapes of two types of specimens and a cantilever beam optimized by the growth-strain method prolong their fatigue lives significantly. Therefore, it was verified that the growth-strain method is an appropriate technique for shape optimization of a structure having a crack.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.58-63
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• 2009

Biaxial compression test was conducted on a transversely isotropic synthetic jointed rock model for the understanding of the fracture behaviors of a sedimentary or metamorphic rocks with well developed bedding or foliation in uni-direction. The joint angles employed for the model are 30, 45, and 60 degrees to the horizontal, and the synthetic rock mass was made of early strength cement. From the biaxial compression test, initiation propagation of tensile cracks at norm to the joint angle was found. The propagated tensile cracks eventually developed rock blocks, which was dislodged from the rock mass. Furthermore, the propagation process of the tensile cracks varies with joint angle: lower joint angle model shows more stable and progressive tensile crack propagation. The experiment results were validated from the simulation by using discrete element method PFC 2D. From the simulation, as has been observed from the test, a rock mass with lower joint angle produces wider damage region and rock block by tensile cracks. In addition, a rock model with lower joint angle shows a progressive tensile cracks generation around the opening from the investigation of the interacted tensile cracks.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권2호
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• pp.243-254
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• 2020

Devastating RC structural failures in the past have identified that the behavior of beam-column joints is more critical and significantly governs the global structural response under seismic loading. The congestion of reinforcement at the beam-column joints with other constructional difficulties has escalated the attention required for strengthening RC beam-column joints. In this context, numerous studies have been carried out in the past, which mainly focused on jacketing the joints with different materials. However, there is no comparative study of different approaches used to strengthen RC beam-column joints, from efficiency and cost perspective. This paper presents a detailed investigation carried out to study the various strengthening schemes of exterior RC beam-column joints, viz., steel fiber reinforcement, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strengthening, steel haunch strengthening, and confining joint reinforcement. The effectiveness of each scheme was evaluated experimentally. These specimens were tested under horizontal loading that produced opening moments on the joints and their behavior was studied with emphasis on strength, displacement ductility, stiffness, and failure mechanism. Special attention was given to the study of crack-width.