• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.954-958
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• 1996

An analysis method for the reliability of ceramic structures subjected to thermal shocks is presented, Flaws with the size of given probability distribution function are assumed to be distributed at random with a certain density per unit volume in the structures. Criterions for crack instability are derived for brittle solids under general thermal stresses. A probabilistic failure model is presented to study the probability of crack instability for blittle solids containing cracks with uncertain crack size. The reliabilities of brittle structures are evaluated based on the weakest-link hypothesis, which states that a structure fails when the cracks in any differential volume become unstable. A numerical example is given to demonstrate the application of the proposed method.

• Advances in concrete construction
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• 제2권3호
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• pp.229-247
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• 2014

A numerical study of the influence of shear-span/depth ratio on the cohesive crack fracture parameters and double - K fracture parameters of concrete is carried out in this paper. For the study the standard bending specimen geometry loaded with four point bending test is used. For four point loading, the shear - span/depth ratio is varied as 0.4, 1 and 1.75 and the ao/D ratio is varied from 0.2, 0.3 and 0.4 for laboratory specimens having size range from 100 - 500 mm. The input parameters for determining the double - K fracture parameters are taken from the developed fictitious crack model. It is found that the cohesive crack fracture parameters are independent of shear-span/depth ratio. Further, the unstable fracture toughness of double-K fracture model is independent of shear-span/depth ratio whereas, the initial cracking toughness of the material is dependent on the shear-span/depth ratio.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.31-35
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• 2004

The speed competition of optical disk drive has been accelerated with the fast advancement of its storage density and data transmission technology. The continuous increase of the spinning speed of CD meets the unexpected and catastrophic failure of disk during the operation. The effect of its thickness and outer radius of disk were investigated to reduce stresses and J-integral around the crack tip. The effect of its thickness was considered ahead of the crack tip. In the effect of outer radius of disk, linear elastic fracture mechanics was used to obtain the critical crack length, which indicates the onset length for unstable crack growth. This approach is so significant as to detect the growing crack by disk drive before the catastrophic failure, which will provide the standard size of its safety for high-speed disk drive.

• 동력기계공학회지
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• 제18권6호
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• pp.166-173
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• 2014

In this study, a laminated composite material with dispersing aluminum oxide powder between the CFRP laminate plies, and also CFRP composites without aluminium oxide powder were fabricated for Mode I experiments using the DCB specimen and a tensile test. The behavior of the crack and the change of the interfacial fracture toughness were evaluated. Also in order to evaluate the damage mechanism for the crack extension, the AE sensor on the surface of the DCB test specimen was attached. AE amplitude was estimated for CFRP-alumina and CFRP composite. And the fracture toughness was evaluated by the stress intensity factor and energy release rate. The results showed that an unstable crack was propagated rapidly in CFRP composite specimen along with the interface, but crack propagation in CFRP-alumina specimen was relatively stable. From results, we show that aluminium oxide powder spreaded uniformly in the interface of the CFRP laminate carried out the role for preventing the sudden crack growth.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.16-24
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• 2009

선형탄성파괴역학을 적용하여 균열이 발생한 변동하중하의 철도차량 대차틀에 대한 균열성장속도를 예측하였다. 이를 위하여 철도차량 대차틀의 균열발생사례를 분석하여 취약부위를 파악하였으며, 영업노선에서의 실동하중 측정과 구조해석을 통한 정하중 계산으로 대차틀 취약부에서 운행 중 받는 총 하중이력을 생성하였다. 총 하중이력에서 균열닫힘을 고려한 유효하중이력을 계산하였으며, 취약부 3곳에서 균열성장속도를 예측하고 일본에서 측정한 균열진전 사례와 비교하였다. 해석결과 초기길이 40mm의 균열이 급속한 균열성장을 일으키기까지는 약 50만km의 주행거리가 필요하며 이는 약 3.8년의 운행기간에 해당하므로 도시철도의 유지보수기간을 고려하면 임계균열로 도달하기 전에 충분히 감지할 수 있을 것으로 생각된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권4호
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• pp.300-311
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• 2008

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.568-574
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• 2001

콘크리트 시험편에 대한 삼점휨실험을 실시하여 여러 실험에 대해 측정된 반응의 평균값을 계산하곤 계산된 평균거동으로부터 삼점휨 시험편이 완전히 파손될 때까지 연속적으로 성장하는 균열에 대한 파괴거동이 분석되었다. 이 연구에서 사용된 실험변수는 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이 그리고 2000sec와 20sec의 실험기간이며, 초기균열길이는 파괴진행대(FPZ) 크기의 영향과 시험편의 기하학적 특성 및 경계조건에 대한 영향을 분석하기 위한 것이다. 실험기간은 초기 크리프(creep)의 영향을 위해 설정되었으나, 이 연구의 하중점-변위 속도에서는 심각한 영향이 관측되지 않았다. 여러 실험의 평균 외부일로부터 평균하중이 계산되었으며, 변형률 게이지를 사용하여 평균 균열길이를 측정하였다. 최대하중 이전의 저항곡선은 파괴진행대의 크기에 대해 유사한 값을 보였다. 그러나 최대하중 직후에는 초기균열의 크기에 관계없이 0.088~0.154mm의 하중점-변위에서 88mm의 불안정 균열성장이 발생되었으며, 평균 파괴에너지율 $G_{F}$$^{ave}$ = 115N/m은 이 불안정 균열성장 동안에 발생되었다. 균열길이 111mm에서 완전한 파괴진행대가 형성되었고, 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이에 대해 파괴진행대의 크기는 각각 86mm와 105mm이었다. 완전한 파괴진행대의 형성이후 저항곡선의 평균 파괴에너지율은 25.4mm와 6.4mm의 초기균열길이에 대해 각각 229N/m로 284N/m로 $G_{F}$$^{ave}$의 두 배 이상이었다.이었다.이었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.195-202
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• 2018

Many laboratory experiments on crack propagation under uniaxial loading and biaxial loading have been conducted in the past using transparent materials such as resin, polymethyl methacrylate (PMMA), etc. However, propagation behaviors of three-dimensional (3D) cracks in rock or rock-like materials under tri-axial loading are often considerably different. In this study, a series of true tri-axial loading tests on the rock-like material with two semi-ellipse pre-existing cracks were performed in laboratory to investigate the acoustic emission (AE) characteristics and propagation characteristics of 3D crack groups influenced by intermediate principal stress. Compared with previous experiments under uniaxial loading and biaxial loading, the tests under true tri-axial loading showed that shear cracks, anti-wing cracks and secondary cracks were the main failure mechanisms, and the initiation and propagation of tensile cracks were limited. Shear cracks propagated in the direction parallel to pre-existing crack plane. With the increase of intermediate principal stress, the critical stress of crack initiation increased gradually, and secondary shear cracks may no longer coalesce in the rock bridge. Crack aperture decreased with the increase of intermediate principal stress, and the failure is dominated by shear fracturing. There are two stages of fracture development: stable propagation stage and unstable failure stage. The AE events occurred in a zone parallel to pre-existing crack plane, and the AE zone increased gradually with the increase of intermediate principal stress, eventually forming obvious shear rupture planes. This shows that shear cracks initiated and propagated in the pre-existing crack direction, forming a shear rupture plane inside the specimens. The paths of fracturing inside the specimens were observed using the Computerized Tomography (CT) scanning and reconstruction.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.203-209
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• 2018

Reliable estimation of compressive as well as tensile in-situ stresses is critical in the design and analysis of underground structures and openings in rocks. Kaiser effect technique, which uses acoustic emission from rock specimens under cyclic load, is well established for the estimation of in-situ compressive stresses. This paper investigates the Kaiser effect on marble specimens under cyclic uniaxial compressive as well as cyclic uniaxial tensile conditions. The tensile behavior was studied by means of Brazilian tests. Each specimen was tested by applying the load in four loading cycles having magnitudes of 40%, 60%, 80% and 100% of the peak stress. The experimental results confirm the presence of Kaiser effect in marble specimens under both compressive and tensile loading conditions. Kaiser effect was found to be more dominant in the first two loading cycles and started disappearing as the applied stress approached the peak stress, where felicity effect became dominant instead. This behavior was observed to be consistent under both compressive and tensile loading conditions and can be applied for the estimation of in-situ rock stresses as a function of peak rock stress. At a micromechanical level, Kaiser effect is evident when the pre-existing stress is smaller than the crack damage stress and ambiguous when pre-existing stress exceeds the crack damage stress. Upon reaching the crack damage stress, the cracks begin to propagate and coalesce in an unstable manner. Hence acoustic emission observations through Kaiser effect analysis can help to estimate the crack damage stresses reliably thereby improving the efficiency of design parameters.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.44-50
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• 2003

균열선단에 발생하는 손상역은 재료의 파괴인성 메카니즘을 알 수 있게 하는 중요한 영역이다. 본 연구에서는 고무변성 에폭시 수지의 균열선단 손상역의 생성 및 성장 과정을 음향방출법을 이용하여 조사하였다. 고무변성 에폭시 수지의 고무함량은 5 wt%와 15 wt%로 하였고, 3점 굽힘시험편을 사용하여 모드 I 파괴시험에 대한 각 시험편의 파괴인성값을 구하였다. 또한, 균열선단의 손상역과 그 내부의 고무입자 변형상태를 편광현미경과 원자력간 현미경을 사용하여 관찰하였다. 고무변성 에폭시 수지의 균열선단부의 손상역은 파괴하중의 약 13 % 하중에서 생성이 되어, 약 57 % 하중까지 균열개시 없이 성장하였다. 57 % 하중 근처에서 개시만 균열은 최대하중부근까지 고착-활강거동을 반복하면서 안정 / 불안정 파괴로 진전하였다 이 과정에서 발생한 음향방출신호의 시간-주파수 분석결과, 고투입자 내부에서의 케비테이션 생성단계에서 주파수대역은 0.15 ∼ 0.20 MHz 이었고, 그 후의 안정 및 불안정시의 주파수 대역은 0.20∼0.30MHz 이었다.