• 콘크리트학회지
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• 제7권3호
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• pp.175-186
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• 1995

매시브 콘크리트 구조물의 균열선단의 응력확대계수를 구하는 데 표면적분법을도입하였다. 표면적분법은 경로적분인 J-적분법을 근저로 하여 유도가 된다. J-적분법에서는 균열면의 압력고 구조물의 물체력을 고려할 수가 없는 반면에 본 이론은 이러한 일반 하중조건을 고려할 수가 있으므로 보다 정확한 균열선단부의 응력상태를 고찰하는데 유용하다. 또한 균열선단부의 특이성을 표현하기 위해 특이요소를 사용하거나 균열선단부의 세밀한 요소분할을 요하는 등의 불편함을 제거할 수 있는 기법이다. 본 이론을 바탕으로 응력확대계수$K_I$, $K_{II}$를 구하는 프로그램을 작성하였으며 8절점 등매개 변수요소를 사용하여 $K_I$, $K_{II}$를 검증하였으며 실제 댐 구조물에 적용시켜 응력확대계수의 변화를 살펴보았다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권4호
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• pp.145-151
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• 1998

본 연구에서는 콘크리트 덧씌구기 보수체 손상의 주원인은 보수 모르타르와 기층 콘크리트 접촉면에서 발생되는 연직 응력, y, 으로 가정한 후 강우시 보수체의 온도변화에 따라서 이 응력의 크기를 조사하였다. 이 연직응력은 강우강도,보수 모르타르의 두께 및 종류를 변수로 하여 유한요소법을 사용하여 계산되었다. 강우강도는 강우빈도 nR= 1/a, 지속시간 tR=10min 및 60min을 가진 경우를 택하였으며, 보수층 두께, do,는 1, 2, 4, 10 cm 그리고 사용된 모르타트는 시멘트 모르타르(CM), 에폭시 시켄크 모르타르(ECM), 에폭시 모르타르(EM)의 세종류이었다. 본 연구결과 강우시 보수체 접촉면의 연직 인장응력 y 를 추정할 수 있는 공식이 유도되었다. 이 식을 이용하여 강우시 보수체의 온도변화로 인해 발생할 수 있는 접촉면의 파괴를 예방할 수 있는 보수재료의 성질 및 보수층의 두께가 결정될 수 있다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2001년도 추계학술발표회요약집
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• pp.320.1-320
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• 2001

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.709-720
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• 1998

용접잔류응력의 모재두께방향을 포함하는 3차원 분포를 파악하기 위해, 용접상세를 변화시킨 필렛용접이음을 대상으로 해서 실험 및 해석을 수행하였다. 특히, 지금까지 계측이 곤란했던 필렛용접이음의 용접루트부의 잔류응력을 실측하였다. 파라메타로써는 용접입열량과 용접층수를 취급하고, 모재두께방향을 포함하는 3차원 잔류응력의 분포를 조사하였다. 그 결과, 입열량이 증가하면, 용접토우와 루트부를 포함하는 용접부에서는 잔류응력의 크기에 변화가 거의 없지만, 인장잔류응력의 영역이 크게 나타났다. 또 단층과 다층용접의 비교에서는, 다층용접 쪽이 단층용접보다 잔류응력이 상당히 낮음을 알 수 있었다. 용접부 근방의 인장잔류응력의 영역도 다층용접 쪽이 단층용접보다 작게 나타난 것을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.387-393
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• 2021

본 연구에서는 해양플랫폼의 탑사이드 구조에서 주로 채택하고 있는 파이프 연결 구조의 피로 수명 증가를 위한 방안을 찾기 위하여, 유한요소해석을 수행하였다. 상용해석프로그램인 MSC Patran/Nastran을 적용하였으며, 대표적인 중앙부 구조 형상을 해석모델로 선정하였다. 하중에 따른 응력집중 현상을 구현하기 위하여, 8 절점 솔리드 요소를 이용한 모델링을 구현하였다. 주요하중은 횡방향 하중 2가지와 대각선 파이프에 인장 하중을 고려하였다. 주요 위치에서의 Hot spot 응력을 확인하기 위하여, 0.01 mm dummy 쉘 요소를 적용하였으며, 0.5 t와 1.5 t 위치에서의 주응력을 계산한 후 외삽법에 따라 용접부에 발생하는 응력을 추정하였다. 일부 구간에서는 만족해야 하는 피로 수명 이하로 평가되어, 보강이 필요하였다. 보강은 기존 설계된 파이프의 두께나 지름을 변경하지 않고, 피로수명이 부족한 부위에 응력집중계수를 낮출 수 있도록 브래킷을 추가하였다. 인장 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 23 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 8 % 감소하였다. 휨 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 3 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 48 % 감소하였다. 신규 브래킷 보강으로 인하여, bracket toe의 응력증가가 발생하였지만, S-N 커브 자체가 파이프 조인트에 비해 좋으므로 큰 문제가 되지는 않는다. 본 연구에서 적용한 국부 보강을 통한 피로 수명 개선 방법은 기존 설계안의 변경을 최소화하면서 피로 수명 증가를 효율적으로 할 수 있다는 점에서 관련 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.171-179
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• 1997

고장력 볼트 이음부에서의 힘의 전달은 부재간의 압축력 및 볼트축력에 의하여 외력과 균형을 이룸으로서 형성되어지며, 부재간의 압축력, 도입된 축력의 변화 및 미끄러짐하중 등은 볼트 체결부 및 볼트의 유효강성에 지배된다. 이때 유효강성은 일반적으로 접합부의 유효단면적과 탄성계수의 곱으로 나타내어지지만 접합부재의 유효단면적이 어느 정도가 되는지는 판단하기가 쉽지가 않다. 이를 위해서 종래에는 이음부의 탄성변형에 관계하는 유효단면적을 등가중공원통형으로 가정하여 이에 대한 여러 가지 검토가 이루어졌다. 그러나 이러한 제안식들은 설계상의 목적과 복잡한 계산을 피하기 위하여 매우 단순화시킨 것으로 어느 식이 타당한 지는 단정하기가 어려우며 이에 대한 상세한 해석적인 검토 및 실험적인 검증이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 볼트 축력에 의한 접합부재의 유효단면적 산정과 이에 대한 검증을 위하여 고장력 볼트 이음 시험편에 대해 피로시험을 실시하고 반복하중 재하 후의 마찰면의 형상을 관찰하여 유효마찰 영역을 측정하였으며, 유한 요소법에 의해 수치 해석을 실시하여 내부 압축응력의 분포형상을 밝히고 접촉면상에 발생하는 응력 분포영역을 근사화하므로서 마찰면의 형상과 내부 압축응력의 분포영역과의 관계 그리고 유효단면적의 산정 방법을 고찰하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1373-1374
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• 2013

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.291-299
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• 2003

본 연구에서는, 토목섬유의 크리프시험시 온도 및 토목섬유에 가해지는 구속응력을 제어할 수 있도록 고안된 온도제어 구속크리프시험(Temperature Dependent Confined Creep Test)을 수행하였다. 시험결과를 토대로, 시험온도 및 구속응력의 크기가 토목섬유의 크리프특성에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였으며, 장기적인 크리프변위를 예측하기 위하여 시간-온도 중첩원리를 이용한 합성곡선을 작도하여, 1$\times$$10^7$min.(Geomembrane D)∼1$\times$$10^{10}$min.(Geogrid T)까지의 크리프변위를 예측하였다. 본 합성곡선에 의해, 토목섬유에 가해지는 구속하중에 따른 토목섬유의 이동계수(shift factor)를 도출하였다. 온도제어 구속크리프시험은 시트형 지오그리드와 지오멤브레인을 대상으로 하였으며, 시험온도는 5∼4$0^{\circ}C$의 범위로, 구속하중의 크기는 0∼9t/$cm^2$의 범위로 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1317-1323
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• 2014

본 연구의 목적은 마찰교반용접된 Al7075-T651의 피로균열전파 거동에 미치는 시험편의 채취방향의 영향을 고찰하기 위한 것이다. 피로균열전파 실험은 마찰교반용접된 공시재로부터 모재와 용접재에 대하여 CT 시험편을 채취하여 일정응력확대계수범위 제어하에서 수행되었다. 균열이 용접선에 수직하여 전파하는 것(TL 시험편으로 명명)과 균열이 용접선과 나란히 전파하는 시험편(LT 시험편으로 명명)에 대하여 3가지 다른 응력확대계수범위에서 실험이 수행되었다. 시험편의 채취 방향에 따라 피로균열전파거동에 주요한 영향을 미침을 알 수 있었다. Paris 법칙에 적합시킨 결과 지수 m값은 WM-LT 시험편이 3.56으로 가장 높게 나타났다.