• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.141-155
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• 2018

최근 국내외적으로 지하공동과 더불어 지반함몰발생 빈도수가 높아지고 있다. 따라서 지하 공동 주변부 응력이완영역의 복구에 대한 관심도 높아지고 있다. 이완영역은 지반 내에서 빈공간이 발생함에 따라 빈 공간 주변부의 지반이 원지반의 강성 및 다짐도를 잃고 느슨해진 상태로 추가적인 공동 확장 및 붕괴를 유발 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동 주변부 지반 이완영역을 보강하기 위해 팽창성 재료를 활용한 지반함몰 복구공법을 적용하고 이를 검증하고자 한다. 우선적으로 팽창성 재료의 기본 물리적 특성 및 팽창 특성을 파악하였고, 이완영역 모사 실험 장비를 제작하여 팽창성 재료의 팽창 시 이완영역에 미치는 영향을 파악하였다. 이완영역은 수치해석상 스프링계수로 모사하였다. 수치해석 변수로는 공동 체적에 대한 투입된 팽창성 재료의 부피비, 이완영역의 이완정도, 공동의 형상을 설정하였고, 이에 따른 이완영역의 전반적인 거동을 수치해석적으로 분석하였다. 해석 결과 해석 변수들은 서로 영향을 주는 인자들이였으며, 팽창성 재료가 지하공동에 삽입되었을 경우 지하공동 채움 및 이완영역 복구 정도를 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권6호
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• pp.817-828
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• 2022

In this study, considering dissipated energy in fracture process zone (FPZ), a novel criterion based on maximum strain energy release rate (SER) for orthotropic materials is presented. General case of in-plane loading for cracks along the fibers is assumed. According to the experimental observations, crack propagation is supposed along the fibers and the reinforcement isotropic solid (RIS) concept is employed as a superior model for orthotropic materials. SER in crack initiation and propagation phases is investigated. Elastic properties of FPZ are extracted as a function of undamaged matrix media and micro-crack density. This criterion meaningfully links between dissipated energy due to toughening mechanisms of FPZ and the macroscopic fracture by defining stress intensity factors of the damaged zone. These coefficients are used in equations of maximum SER criterion. The effect of crack initiation angle and the damaged zone is considered simultaneously in this criterion and mode II stress intensity factor is extracted in terms of stress intensity factors of damage zone and crack initiation angle. This criterion can evaluate the effects of FPZ on the fracture behavior of orthotropic material. Good agreement between extracted fracture limit curves (FLC's) and available experimental data proves the ability of the new proposed criterion.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권4호
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• pp.1250-1258
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• 2021

In this paper, the mechanical performance of cracked surface-coated Zircaloy cladding, which has different coating materials, coating thicknesses and initial crack lengths, has been investigated. By analyzing the stress field near the crack tip, the safety zone range of initial crack length has been decided. In order to determine whether the crack can propagate along the radial (r) or axial (z) directions, the energy release rate has been calculated. By comparing the energy release rate with fracture toughness of materials, we can divide the initial crack lengths into three zones: safety zone, discussion zone and danger zone. The results show that Cr is suitable coating material for the cladding with a thin coating while Fe-Cr-Al have a better fracture mechanical performance in the cladding with thick coating. The Si-coated and SiC-coated claddings are suitable for reactors with low power fuel elements. Conclusions in this paper can provide reference and guidance for the cladding design of nuclear fuel elements.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제19권1E호
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• pp.25-32
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• 2007

The fracture energy evaluated from the previous experimental results can be simulated by using the modified singular fracture process zone (S-FPZ) model. The fracture model has two fracture properties of strain energy release rate for crack extension and crack close stress versus crack width relationship $f_{ccs}(w)$ for fracture process zone (FPZ) development. The $f_{ccs}(w)$ relationship is not sensitive to specimen geometry and crack velocity. The fracture energy rate in the FPZ increases linearly with crack extension until the FPZ is fully developed. The fracture criterion of the strain energy release rate depends on specimen geometry and crack velocity as a function of crack extension. The behaviors of micro-cracking, micro-crack localization and full development of the FPZ in concrete can be explained theoretically with the variation of strain energy release rate with crack extension.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.480-488
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• 2016

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제2권2호
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• pp.75-83
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• 2009

암반사면에 대한 표면조사 시에는, 암반 사면파괴로 인한 재해의 원인이 될 수 있는 파쇄대에서의 응력이완, 노출되지 않은 불연속면 등의 요인들을 고려하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 고에서는 사면의 절취 또는 절취사면의 유지관리에 있어서 사면 안정성에 대한 판단을 도와 사면 파괴로 인한 재해를 예방하는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1998년도 가을 학술발표논문집(II)
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• pp.529-534
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• 1998

To find out an adequate failure criterion in two-dimensional linear elastic crack problems, finite element programs, SED, which determine stress intensity factors $K_I, K_{II}$, crack angle and peak load by the minimum strain energy density failure criterion were developed. In this program, the conventional quadratic isoparametric elements were used in all regions except the crack tip zone where triangular singular elements with 6 nodes were used. The results of SED were compared with the results of those which followed by the maximum circumferential tensile stress criteria and those by the maximum energy release rate criteria and those by Jenq and Shah`s experiments of the same geometry and material properties. The maximum energy release rate criteria were better close to those of the Jenq and Shah`s experiments than the maximum circumferential tensile stress criteria and the minimum strain energy density criteria.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.188-202
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• 2004

고준위폐기물의 처분개념 실증을 위해 원자력연구소부지 내에 지하연구시설을 건설하는 경우, 지표면지형의 변화, 두터운 풍화대의 존재가 예상된다. 본 연구에서는 부지 특성과 터널의 경사 및 터별의 크기에 따른 영향 분석과 함께 수백 m의 터널을 단계적으로 굴착하는데 따른 영향을 FLAC3D를 이용한 3차원 구조해석을 통해 분석하였다. 해석결과 굴착을 단계적으로 실시하는데 따르는 응력이나 변위분포에는 차이가 없는 것으로 나타났으며 이는 지하연구시설의 부근에서는 응력재분포에 의한 소성영역의 발생은 없기 때문이다. 최대 응력으은 5 ㎫로 압축응력이 작용할 것으로 예상된다. 최대응력은 터별의 끝 부분에서 20 m 전방으로 터별의 벽면에서 발생할 것으로 예상되며 터널 경사각이나 풍화대의 크기, 터널의 크기변화에 따른 터널에서의 응력과 변위분포 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 진입터널과 연구모듈의 교차지점에 대한 모델링 결과 응력비 K가 3인 경우 구조적으로 가장 취약한 지점에서의 안전계수가 3이상으로 나타난다. 본 연구를 통해 원자력연구소 내 예상 부지에 소규모 지하연구시설을 구조적으로 안전하게 건설하는 것이 가능함을 보일 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.511-520
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• 2004

이 연구에서는 기존의 콘크리트 실험에서 평가된 파괴에너지를 수정 특이-파괴진행대 이론에 대해 해석하였다. 수정 특이-파괴진행대 이론은 균열성장에 대한 에너지해방률과 균열면의 파괴진행에 대한 균열면응력-균열폭 관계의 두 파괴특성을 필요로 한다. 해석결과 균열면응력-균열폭 관계는 시험편의 형상과 균열속도에 민감하지 않았다. 파괴진행대에서 파괴에너지율은 파괴진행대가 완전히 형성될 때까지 균열성장길이에 선형으로 증가하였으며, 이후에는 파괴에너지밀도로 일정한 값을 유지하였다. 변형에너지방출률은 시험편의 형상과 균열속도에 큰 변화를 보였으며, 균열속도에 대해서는 선형의 대수함수로 표현될 수 있다. 균열성장에 대한 변형에너지방출률의 변화는 다른 실험의 미세균열의 성장과 국부화 그리고 완전 파괴진행대의 형성에 대한 이론적인 근거를 보여준다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권7호
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• pp.1285-1293
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• 1992

본 연구에서는 glass/epoxy 직조된 복합재료에 있어서 원공 및 판폭의 크기가 노치강도에 미치는 영향을 명확히 하고, 또한 노치강도 및 파괴조건과 위에서 언급한 특성길이와의 관계를 검토하였다.