• 제목/요약/키워드: failure mode criterion

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저속 충격을 받는 Glass/phenol 복합적층재의 손상 해석 (A Damage Analysis of Glass/phenol Laminated Composite Subjected to Low Velocity Impact)

  • 나재연;이영신;김재훈;조정미;박병준
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2002년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.89-92
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    • 2002
  • Traditionally unidirectional laminated composite which are characterized by high specific stiffness and strength were used for structural application. But theses composites are highly susceptible to impact damage because of lower transverse tensile strength. The main failure modes of laminated composite are fiber breakage, matrix cracking and delamination for low velocity impact. The modified failure criterions are implemented to predict these failure modes with finite element analysis. Failure behavior of the woven fabric laminated composite which is used in forehead part of subway to lighten weigh has been studied. The new failure criterions are in good agreement with experimental results and can predict the failure behavior of the woven fabric composite plate subjected to low velocity impact more accurately.

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후판 단일 겹침 접착 조인트의 파손강도에 관한 연구 (A Study on Failure Strength of Single Lap Adhesive Joint with Thick Adherend)

  • 박재현;최진호;권진회
    • 한국항공우주학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.111-118
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    • 2010
  • 복합재료 구조물에서 조인트 부위는 매우 취약한 부분이다. 본 논문에서는 후판 알루미늄-알루미늄 조인트 및 복합재-알루미늄 조인트를 접착제로 접합하여 제작한 다음, 인장실험을 수행하여 파손형태를 고찰하였다. 또한, 항복 변형률에 기초한 수정 파손영역 이론을 제안하였으며, 파괴모드별 파손하중과 상호 비교하였다. 후판 알루미늄-알루미늄 조인트와 복합재-알루미늄 조인트의 파손강도를 동일한 파손기준값을 적용하여 예측하였으며, 제작된 14종류의 시편에서는 최대 19.3% 오차범위 내에서 파손강도를 예측할 수 있었다.

강-콘크리트 계면의 계면상수 결정 : 계면상수의 역학적 성질 (Determination of Steel-concrete Interface Parameters: Me chanical Properties of Interface Parameters)

  • 이타;주영태;이용학
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권6호
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    • pp.781-788
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    • 2009
  • 강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.

단일 및 혼합모드 하중하에서의 레일강의 파괴조건 및 피로균열진전거동 (Fracture Criterion and Fatigue Crack Growth Behavior of Rail Steel Under Mode I & Mixed Mode Loading)

  • 김정규;이종선;김철수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제23권6호
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    • pp.1039-1047
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    • 1999
  • It is necessary to evaluate the fatigue behavior of rail steel under the multi-axial stress state to assure the railway vehicle's safety. For this purpose, the stress analysis to investigate the crack initiation criteria, static failure and fatigue behavior under mixed-mode are performed. The stress analysis results show that the initiation of the transverse fissure depends on the maximum shear stress below the surface. For the mixed mode, the fatigue crack growth behavior which is represented by the projection crack length and comparative S.I.F, ${\Delta}K_v$, shows the more conservative results. Also, its rate is lower than that of the case of the mode I, and this difference decreases with increasing the stress ratio, R.

미시역학적 파손 기준을 이용한 탄소섬유/에폭시 복합재 링크의 안전성 평가 (Safety Evaluation of Carbon Fiber/Epoxy Composite Link Using Micromechanics of Failure Criterion)

  • 차재호;윤성호
    • Composites Research
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    • 제36권3호
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    • pp.154-161
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    • 2023
  • 본 연구에서는 경량화를 위해 금속 링크를 탄소섬유/에폭시 복합재 링크로 대체하고자 파손 기준을 이용하여 복합재 링크가 주어진 하중 조건을 견딜 수 있는지를 평가하였다. 복합재의 파손 양상을 예측하기 위해 MMF 기준을 이용하였고, 기계적 시험을 수행하여 MMF의 기준 강도 파라미터를 구하였다. 연구결과 링크의 구멍 주위에서 응력집중이 발생하였고, 특히 굽힘 하중을 받을 때 링크 끝단과 구멍 주위에서 취약함이 드러났다. 파손 지수로부터 파손 양상을 예측하였고 매트릭스 인장 파손이 링크 끝단에서, 그리고 구멍 주위에서는 섬유의 압축 파손이 예측되었다. 본 연구를 통해 확보된 방법과 결과는 경량화를 위해 금속 부품을 탄소섬유/에폭시 복합재로 대체할 때 특정 하중 조건 하에서 복합재의 안전성을 평가하는 유용한 지침으로 활용할 수 있을 것이다.

SIL 인증을 위한 FMEDA 프로세스 연구 : 화염검출기 사례를 중심으로 (A Study on FMEDA Process for SIL Certification : A Case Study of a Flame Scanner)

  • 김성규;김용수
    • 산업공학
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    • 제25권4호
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    • pp.422-430
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    • 2012
  • In this article, we introduced the estimation method by 'Safety Integrity Level'(SIL) for the criterion of safety assurance and performed a case study on a flame scanner. SIL requires probabilistic evaluation of each set of equipment used to reduce risk in a safety related system. FMEDA(Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis) method is widely used to evaluate the safety levels and provides information on the failure rates and failure mode distributions necessary to calculate a diagnostic coverage factor for a part or a component. Basically, two parameters resulting from FMEDA are used for SIL classification of the device : SFF(Safe Failure Fraction) and PFD(Probability of Failure on Demand). In this case study, it is concluded that the flame scanner is designed to fulfill the condition of SIL 3 in the aspect of SFF and PFD.

일방향 복합재료 Single Lap 접합 조인트의 파손 모드 및 파손 강도 II. 파손 예측 (Failure Mode and Strength of Unidirectional Composite Single Lap Bonded Joints II. Failure Prediction)

  • 이영무;김천곤;김광수
    • Composites Research
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    • 제18권1호
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    • pp.1-9
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    • 2005
  • 본 논문에서는 복합재료 접합 조인트의 다양한 파손 모드를 고려하여 파손 강도를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 제시된 방법에서는 접착제의 탄성-완전 소성 재료 모델과 층간분리 파손 식을 이용해 접착제 파손 하중과 복합재료 부재의 층간분리 파손 하중을 동시에 계산하였다. 제시된 방법을 유한요소해석에 도입하여 복합재료 Single-Lap 접합조인트의 파손 예측을 수행하였으며 시험결과와 비교하였다 이를 통해 본 방법이 다양한 접합 방법에 따른 실제적인 파손모드 및 파손 하중을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한 접착제의 유효강도(또는 접착 성능) 및 소성거동이 복합재료 접합 조인트의 파손 특성에 미치는 영향을 수치적으로 평가하였다. 이를 통해, 복합재료 접합조인트의 파손 강도는 접착제의 접착 성능과 항상 비례하지 않으며 층간분리 파손과 접착제 파손이 동시에 발생하도록 하는 것이 접합 조인트의 강도를 최대로 향상시킬 수 있음을 보였다.

Mechanical behavior of the composite curved laminates in practical applications

  • Liu, Lonquan;Zhang, Junqi;Wang, Hai;Guan, Zhongwei
    • Steel and Composite Structures
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    • 제19권5호
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    • pp.1095-1113
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    • 2015
  • In order to determine the mechanical behavior of the curved laminates in practical applications, three right-angled composite brackets with different lay-ups were investigated both experimentally and numerically. In the experimental, quasi-static tests on both unidirectional and multidirectional curved composite brackets were conducted to study the progressive failure and failure modes of the curved laminates. In the numerical modeling, three-dimensional finite element analysis was used to simulate the mechanical behavior of the laminates. Here, a strength-based failure criterion, namely the Ye criterion, was used to predict the delamination failure in the composite curved laminates. The mechanical responses of the laminate subjected to off-axis tensile loading were analyzed, which include the progressive failure, the failure locations, the load-displacement relationships, the load-strain relationships, and the stress distribution around the curved region of the angled bracket. Subsequently, the effects of stacking sequence and thickness on the load carrying capacity and the stiffness of the laminates were discussed in detail. Through the experimental observation and analysis, it was found that the failure mode of all the specimens is delamination, which is initiated abruptly and develops unstably on the symmetric plane, close to the inner surface, and about $29^{\circ}$ along the circumferential direction. It was also found that the stacking sequence and the thickness have significant influences on both the load carrying capacity and the stiffness of the laminates. However, the thickness effect is less than that on the curved aluminum plate.

혼합모드 하중에서의 STS304의 피로균열 전과거동 (Fatigue Crack Propagation Behavior in STS304 under Mixed Mode Loading)

  • 송삼홍;이정무
    • 한국정밀공학회지
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    • 제18권9호
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    • pp.131-139
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    • 2001
  • The use of fracture mechanics has traditionally concentrated on crack growth under an opening mechanism. However, many service failure occur from cracks subjected to mixed mode loadings. Hence, it is necessary to evaluate the fatigue behavior under mixed mode loading. Under mixed mode loading conditions, not only the fatigue crack propagation rate is of importance, but also the crack propagation direction. The mode I and II stress intensity factors of CTS specimen were calculated using elastic finite element method. The propagation behavior of the fatigue crack of the STS304 steeds under mixed mode loading condition was evacuated by using stress intensity factors $K_I$ and $K_II. The MTS criterion and effective stress intensity factor were applied to predict the crack propagation direction and the fatigue crack propagation rate.

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Bendable 임베디드 전자모듈의 손상 메커니즘 (Failure Mechanism of Bendable Embedded Electronic Module Under Various Environment Conditions)

  • 조윤성;김아영;홍원식
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제31권5호
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    • pp.59-63
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    • 2013
  • A bendable electronic module has been developed for a mobile application by using a low-cost roll-to-roll manufacturing process. In flexible embedded electronic module, a thin silicon chip was embedded in a polymer-based encapsulating adhesive between flexible copper clad polyimide layers. To confirm reliability and durability of prototype bendable module, the following tests were conducted: Moisture sensitivity level, thermal shock test, high temperature & high humidity storage test, and pressure cooker tester. Those experiments to induce failure of the module due to temperature variations and moisture are the experiment to verify the reliability. Failure criterion was 20% increase in bump resistance from the initial value. The mechanism of the increase of the bump resistance was analyzed by using non-destructive X-ray analysis and scanning acoustic microscopy. During the pressure cooker test (PCT), delamination occurred at the various interfaces of the bendable embedded modules. To investigate the failure mechanism, moisture diffusion analysis was conducted to the pressure cooker's test. The hygroscopic characteristics of the encapsulating polymeric materials were experimentally determined. Analysis results have shown moisture saturation process of flexible module under high temperature/high humidity and high atmosphere conditions. Based on these results, stress factor and failure mechanism/mode of bendable embedded electronic module were obtained.