• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.250-263
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• 2005

암반 내 형성된 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애 요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준 증가에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 원형 터널 공시체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합 모델을 이용하여 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 응력 강도비 증가에 따라 진행된 균열 발전단계를 미소파괴음 특성 변수들에 대한 상세 분석을 통해 평가하였다. $PFC^{2D}$ 해석을 통해 공동 주변에서의 미세 균열 발생과 전파 과정을 성공적으로 가시화하였으며 이를 통해 이축 압축시험 결과의 신뢰성과 시험방법의 적정성을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.259-276
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• 2006

큰 초기응력을 받는 암반에서의 파괴 과정은 굴착경계에 평행하게 발생하는 응력 유도 균열에 의해 지배된다. 특히 지압의 절대크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴 현상을 동반한다. Mohr-Coulomb과 같은 기존의 구성 모델은 일반적으로 마찰각과 점착력을 일정한 값으로 가정하므로, 점진적인 암반의 취성파괴 현상을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 일반적인 수치해석 코드에서 취성파괴를 잘 모의할 수 있는 것으로 알려진 CW-FS 모델을 사용하여 유류 저장공동 주변 암반에 대한 수치해석을 실시하고, 그 결과를 선형 Mohr-Coulomb 모델의 결과와 비교하였다. 또한 마찰각과 점착력 성분의 전단 소성변형률 한계를 변화시키면서 해석을 실시하여, 유류 저장공동에서 관찰된 취성파괴와 비슷한 양상을 보이는 해석 결과를 찾아보았다. 결과적으로 CW-FS 모델은 견고한 암반에서의 취성파괴를 모의하는데 있어 적절한 해석방법이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1996년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.247-252
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• 1996

In the concrete structures, cracks occur in various causes and the cracks seriously affect the functions of structures. The analysis techniques of progressive crack in the concrete have been improved with the advance of numerical techniques. The discrete crack model used in finite element program for the analysis of progressive failure is very effective, but it can not be easily implemented into numerical procedures because of difficult handing of nodal points in finite element meshes for crack growth. This paper introduces one of the techniques which skips the difficulty. In this paper, the modeling of progressive failure using finite element formulation is explained for the analysis of concrete fracture. The discontinuous element using the discontinuous shape function and the dual mapping technique in the numerical integration are implemented into finite element code for this purpose. It is shown that developed finite element program can predict the quasi-brittle behavior of concrete including ultimate load. The comparisons of the analysis results with other data are also shown.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.469-485
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• 2016

심부 터널 주변 암반의 파괴는 불연속면의 영향을 크게 받는 천부 터널 주변과 다르게 응력의 크기와 방향이 지배한다. 응력 지배 파괴의 양상은 응력 조건, 암석의 특성에 따라 연성과 취성으로 구분할 수 있으며 파석, 판상 파괴, 암석 파열 현상의 결과로 나타나는 V-형 홈 형태 취성 파괴 영역의 범위와 깊이는 심부 터널의 굴착과 보강 설계의 주요 인자이므로 이를 파악하는 것은 중요하다. 취성 파괴의 특성은 응력 조건에 따라 점착력 상실과 마찰력 전이로 구성된다는 점과 진행성 파괴라는 점이다. 본 연구는 이중 선형 절단 파괴 포락선과 탄성-탄소성 연계 해석과 점진적 탄소성 영역 확대라는 해석 절차와 방법을 도입하여 터널 주변 취성 암반의 파괴를 합리적으로 모사할 수 있는 3차원 수치 모델을 구현하였다. 이 수치 모델이 예상한 취성 파괴 영역의 깊이는 기존 사례 연구를 통한 경험식의 결과와 부합되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제8권3호
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• pp.273-283
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• 1999

Two physical experiments are performed to verify the effectiveness of beam-particle model for simulating the progressive failure of particulate composites such as sandstone and concrete. In the numerical model, the material is schematized at the meso-level as an assembly of discrete, interacting particles which are linked through a network of brittle breaking beams. The uniaxial compressive tests of cubic and parallelepipedal specimens made of carbon steel rod assembly which are glued together by a mixture are represented. The crack patterns and load-displacement response observed in the experiments are in good agreement with the numerical results. In the application respect of beam-particle model to the particulate composites, the influence of defects, particle arrangement and boundary conditions on crack propagation is approached, and the correlation existing between the cracking evolution and the level of loads imposed on the specimen is characterized by fractal dimensions.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.389-410
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• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권2호
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• pp.181-194
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• 2006

The masonry is a complex heterogeneous material and its shear deformation and fracture is associated with very complicated progressive failures in masonry structure, and is investigated in this paper using a mesoscopic mechanical modelling, Considering the heterogeneity of masonry material, based on the damage mechanics and elastic-brittle theory, the newly developed Material Failure Process Analysis (MFPA) system was brought out to simulate the cracking process of masonry, which was considered as a three-phase composite of the block phase, the mortar phase and the block-mortar interfaces. The crack propagation processes simulated with this model shows good agreement with those of experimental observations by other researchers. This finding indicates that the shear fracture of masonry observed at the macroscopic level is predominantly caused by tensile damage at the mesoscopic level. Some brittle materials are so weak in tension relative to shear that tensile rather than shear fractures are generated in pure shear loading.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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• pp.319-324
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• 2008

In this study the progressive collapse potential of special concentrically braced frames were investigated using the nonlinear static. All of seven different brace types were considered. According to the pushdown analysis results, most braced frames designed according to current design codes satisfied the design guidelines for progressive collapse initiated by loss of a first story mid-column; however most model structures showed brittle failure mode. This was caused by buckling of columns after compressive braces buckled. Among the braced frames considered, the inverted-V type braced frames showed superior ductile behavior during progressive collapse.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.168-171
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• 1999

For the axial crushing tests of various shape of tubes, it was reported that composite tubes need trigger mechanism to avoid brittle failure. In this study, static axial crush tests were performed with the new aluminum/GFRP hybrid tubes. Glass/Epoxy prepregs were wrapped around aluminum tube and co-cured. The failure of hybrid tube was stable and progressive without trigger mechanism, and specific energy absorption was increased to maximum 34% in comparison with aluminum tube. Effective energy absorption is possible for inner aluminum tube because wrapped composite tube constrain the deflection of aluminum tube and reduce the folding length. The failure of hybrid composite tube was stable without trigger mechanism because inner aluminum tube could play the role of crack initiator and controller. Aluminum/Glass-Epoxy hybrid tube is suitable for the vehicle front structure due to effective energy absorption capability, easy production, and simple application for RTM process.

• 지질공학
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• 제9권3호
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• pp.243-251
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• 1999

일반적으로 등방→균질 재료로 취급되고 있는 화강암 내에는 많은 미세 결함들이 존재한다. 암석에서 이들 미세 결함들이 단계적으로 발생, 진전하여 취성파괴가 일어나는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 새롭게 개발된 시험기를 이용하여 수침삼축압축시험중에 일어나는 미수크랙의 발생, 진전 및 상호작용을 연속적으로 관찰하고, 그 형태를 분류하였다.