• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.318-324
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• 2010

발파나 지진과 같은 충격하중에 의한 재료의 동적특성이 최근 들어 지상 및 지하구조물의 설계에 주목받고 있다. 측정장비의 발달에 힘입어 수백 ${\mu}$-sec에서 파괴가 진행되는 동안에 발생하는 응력과 변형률의 완전한 이력곡선을 얻을 수 있다. SHPB는 암석의 동적거동을 연구하는데 보편적이며 믿을만한 실험장치로 인식되고 있으며, 이 장치에 의한 동적 압축이나 인장강도시험은 조만간 표준시험법으로 제정될 예정이다. 본 보고서는 종래의 사각형 입사파의 단점을 없애기 위하여 사인형태의 응력파를 생성할 수 있는 특별한 모양의 충격자를 고안한 논문을 소개한 것이다. 이 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• 화약ㆍ발파
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• 제35권2호
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• pp.9-17
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• 2017

휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다. 변형률 게이지는 변형을 측정하고자 하는 구조물이나 시편에 부착한다. 휘트스톤 브리지는 다양한 공학재료에 대한 정적 혹은 동적 강도를 시험하는 분야에서 많이 사용되고 있다. 일례로, 스플릿 홉킨슨 압력봉(split Hopkinson pressure bar) 시스템에서 브리지 회로는 응력파가 전파되는 입사봉과 전달봉의 동적 변형률을 측정하는 데 필수적으로 사용된다. 본고에서는 암석동역학과 연관된 실험실 실험에서 쉽게 참고할 수 있도록 휘트스톤 브리지 회로의 원리를 상세히 설명하였다. 특히, 쿼터(quater), 하프(half) 및 풀(full) 브리지의 회로배열을 그 기본적인 용도와 함께 자세히 소개하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권8호
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• pp.1917-1922
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• 2000

The split Hokinson pressure bar(SHPB) test has been used to find the mechanical property of materials at high strain rate. A tensile split Hopkinson pressure bar test system is developed and the threaded tensile specimen and the split collar are placed between elastic bars. When the compressive elastic wave generated by a striker is transferred from the transmit bar to the incident bar, some elastic wave is reflected at the threaded parts of the specimen and the transmit bar. This reflected wave can interfere with the transmitted wave. A proper length of elastic bars and the location of strain gage in these elastic bars are determined to avoid this interference. In order to avoid the interference of elastic wave reflected at the threaded parts of specimen and elastic bar, the length of transmit bar must be longer than that of incident bar. Strain gage in transmit bar must be located as close as possible from the interface of a transmit bar and specimen. In the developed tensile SHPB test system, A12011-T3 and A17075-T6 are tested to get the true stress-strain relation in the range of strain rate at $10^3/sec$

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.109-116
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• 2011

본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉 실험장비를 적용한 압열인장 실험을 수행하여, 암석의 동적인장강도 및 변형률 속도를 평가하였다. 시료가 파괴되기 전에 시료 내 동적 응력평형상태를 확보하기 위하여 펄스쉐이핑 기법으로 입사파의 증가시간을 제어하였다. 압열인장 실험시료는 Inada 화강암, Kimachi 사암, Tage응회암을 정밀하게 가공하여 제작되었다. 결과로서, Inada 화강암의 동적인장강도는 정적인장강도의 11.9배 이였으며, Kimachi 사암과 Tage 응회암은 각각 8.5배, 9.2배로 평가되었다. 고속카메라를 이용하여 시료 내 축 하중 방향으로 발생하는 인장균열의 발생양상을 관찰하였다.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제3권3호
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• pp.69-75
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• 2002

Measuring dynamic fracture toughness of brittle and small ceramic specimen is very difficult in a SHPB (Split Hopkinson Pressure Bar). As a countermeasure to this difficulty, a dynamic fracture toughness measuring method by the Chevron-notch ceramic specimen was proposed. Tested chevron specimens were of Chevron notch angles of 90$^{\circ}$, 100$^{\circ}$ and 110$^{\circ}$. Through finite element analysis, shape parameters of the Chevron-notch specimens according to notch angles were calculated. And the static fracture tough1ess of the Chevron-notch alumina specimen was measured as 3.8MPa√m similar to that of CT specimen with a precrack. Dynamic fracture toughness was 4.5MPa√m slightly higher than the static one. It was shown in this study that the proposed Chevron-notch specimens are valid to measure dynamic fracture toughness of extremely brittle materials such as ceramic.

• 화약ㆍ발파
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• 제38권3호
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• pp.30-43
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• 2020

암석동역학은 동적하중조건하에서의 암반이나 암석의 역학적 거동에 대해 연구하는 학문으로, 자원개발이나 토목, 지진을 비롯한 재난재해, 국방과학 등 다양한 분야에 걸쳐 그 필요성이 증대되고 있다. 본 보고에서는 암석재료에 대한 동적 실험기법들과 동적 하중상태에서 암석이 보이는 역학적 거동 특성에 대한 최근의 연구결과들을 소개하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.457-464
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• 2008

암반 굴착기술의 고속화 및 정밀한 암반손상평가를 위해서는 암석의 동적파괴 메커니즘에 관한 연구가 중요하다. 본 연구에서는 충격파형 제어 Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) 시스템을 이용하여 모의 암석시료에 단계별 충격하중을 가하여 취성재료의 동적파괴 특성 및 동적손상메커니즘을 분석하였다. 실험시료의 손상도 평가를 위하여 충격실험 전후에 모든 시료에 대하여 P파 및 S파 속도를 측정하였으며, 탄성파 속도 감쇠정도에 따른 손상도를 평가하였다. 모의 연암 시료와 경암 시료의 탄성파 속도 감쇠비는 충격하중이 증가함에 따라 비슷한 수준으로 증가하는 경향을 보였으나, 최종 변형률의 경우 모의 연암 시료에서 현저히 높은 값을 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.339-345
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• 2012

동적하중 하에서 암석의 변형거동 및 파괴강도는 발파, 지진 또는 암반돌출의 지진동에 의한 지하구조물의 안정해석에 중요하다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉(SHPB) 충격실험시스템을 석회암시료의 일축압축시험과 압열인장시험에 적용하여 고변형률과 동적강도 평가를 수행하였다. 충격봉의 발사속도를 제어하여 파괴강도 이하 동적응력 상태에서의 석회암시료의 동적응력-변형거동을 분석하였다. 시료 내 파괴여부 및 파괴양상을 파악하기 위하여 Micro-focus X-ray 단층촬영을 수행하였다. 동적 압축강도 실험결과, 석회암시료의 동적압축강도는 변형율속도 의존성을 보였으며, 동적 압축파괴강도는 140 MPa 이상으로 평가되었다. 동적 압열 인장 실험결과, 석회암시료의 동적 압열인장강도는 21 MPa 이상으로 정적 압열인장강도보다 3배 이상 높은 것으로 평가되었다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권11호
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• pp.1412-1419
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• 2002

Dynamic shear tests for the tough-pitch copper at high strain and high strain rate was performed. The Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) compression test system was modified to yield a shear deformation in the specimen. Hat-shaped specimens for the tough-pitch copper were adopted to generate high strain of γ=3～4 and high strain-rate of γ= 10$^4$/s. The dynamic analysis by ABAQUS 5.5/EXPLICIT code verified that shear zone can be localized in hat-shaped specimens. A proper impact velocity and the axial length of the shear localization region wert determined through the elastic wave analysis. The displacement in a hat-shaped specimen is limited by a spacer ring which was installed between the specimen and the incident bar. The shear bands were obtained by measuring the direction of shear deformation and the width of deformed grain in the shear zone. The decrease of specimen length has been measured on the optical displacement transducer. Dynamic shear stress-strain relations in the tough-pitch copper were obtained at two strain-rates.

• 화약ㆍ발파
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• 제38권1호
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• pp.23-29
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• 2020

발파나 충격과 관련된 연구에서 충격센서를 이용한 하중 및 진동의 계측이 널리 사용되고 있다. 하지만 대부분의 충격센서는 고가이며 외부로부터의 손상에 대해 보호할 필요성이 존재한다. 본 연구에서는 충격센서의 외부 구조적 변화에 따른 계측 대상 매질로부터 입사되는 하중정보의 왜곡현상을 보정할 수 있는 방법에 대해 고찰하였다. 홉킨슨 압력봉 시스템을 이용해 충격센서로 전달되는 충격가속도를 산출하였으며, 이와 동시에 충격진동의 감쇠를 야기하는 센서 홀더를 고안 및 적용하여 센서의 출력 값에 대한 비교분석을 수행하였다. 결과적으로 센서에 적용된 외부 구조적 변화가 센서의 진동운동 자체를 왜곡시키는 비선형 거동이 아닌 경우 본 방법을 통한 충격센서 보정기술이 합리적으로 작용할 수 있을 것으로 판단하였다.