Concrete is an inhomogeneous material consisting of larger aggregates and sand embedded in a cement paste matrix. In this study, an acoustic emission technique has been used to clarify the microscope failure mechanisms of concrete under three point bending test. AE source location has also been done to monitor the activities of internal damage and the progress of microscopic failure path during the loading. The relationship between AE characteristic and microscopic and microscopic failure mechanism is discussed.
고체내부의 미소파괴시 발생하는 탄성파 방출을 이용하는 음향방출기법은 구조물 또는 재료 내부의 미시적 변형기구를 이해하는데 매우 유익한 수단으로 최근 각 분야에서 다양하게 응용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 모르타르 부재의 휨재하 시험시 부재 내부에 발생하는 미시적 손상거동 및 파괴특성을 시험시 연속적으로 모니터링한 AE 신호특성으로부터 평가하였다. 나아가 삼각법을 이용한 2차원 AE 발생원 위치추정으로부터 시험체 노치선단 주변에 대한 AE 발생원 위치를 명확히 하였으며 이들 결과로부터 미소균열의 성장 거동을 연속적으로 모니터링 하였다.
콘크리트는 다상(multi-phase)의 재료로서 구성되어지는 복합재료의 일종으로써 준취성(quasi-brittle)적인 재료적 특성을 가지고 있기 때문에 실제 복잡한 미시적 파괴특성을 나타낸다. 따라서 콘크리트 구조물의 안전성 확보를 위해서는 먼저 하중의 증가에 따른 콘크리트 내부의 변형특성 및 미시적 파손기구를 파악하여야 하며, 특히 실제 구조물에 있어서는 이들 특성들을 비파괴적으로 상시 (on-line) 모니터링 하여야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 3점 굽힘 하중을 받는 콘크리트 부재의 미시적 파손기구 및 각 파손기구에 대한 AE 특성을 명확히 함으로써 콘크리트 부재의 미시적 손상 및 파괴 특성을 비파괴적으로 평가하고 AE 발생원 위치 추정 기법을 이용하여 균열 발생 및 진전거동을 평가하였다.
Mechanical and physical properties of composite materials make a great difference due to their cure process condition. In order to clarify the effect of cure process condition on the microscopic damage behavior and failure mechanism of Carbon/Epoxy composites, three point bend test has been performed. For this purpose, two kinds of specimens with single adhesive and multiple adhesive layers were prepared. For single adhesive layer, four different types of specimen were used, that is, non-sanding, sanding, cocured, laminated specimens. Three different types of specimen were also used for the multiple adhesive layer, non-sanding, sanding, cocured specimens. Acoustic emission technique has also been employed to monitor the damage progresses associated with each micro-failure mechanism. The characteristics of AE parameters associated with micro-failure mechanism of each specimen were discussed.
The pre-peak cyclic shear mechanism of two-order asperity degradation of rock joints in the direct shear tests with static constant normal loads (CNL) are investigated using experimental and numerical methods. The laboratory testing rock specimens contains the idealized and regular two-order triangular-shaped asperities, which represent the specific geometrical conditions of natural and irregular waviness and unevenness of rock joint surfaces, in the pre-peak cyclic shear tests. Three different shear failure patterns of two-order triangular-shaped rock joints can be found in the experiments at constant horizontal shear velocity and various static constant normal loads in the direct and pre-peak cyclic shear tests. The discrete element method is adopted to simulate the pre-peak shear failure behaviors of rock joints with two-order triangular-shaped asperities. The rock joint interfaces are simulated using a modified smooth joint model, where microscopic scale slip surfaces are applied at contacts between discrete particles in the upper and lower rock blocks. Comparing the discrete numerical results with the experimental results, the microscopic bond particle model parameters are calibrated. Effects of cyclic shear loading amplitude, static constant normal loads and initial waviness asperity angles on the pre-peak cyclic shear failure behaviors of triangular-shaped rock joints are also numerically investigated.
SiC가 강화된 금속복합재료는 기존의 금속재료에 비하여 비탄성계수와 비강도가 높기 때문에 자동차 및 항공산업에 많은 응용이 기대되고 있다. 금속복합재료의 파손기구는 적용된 하중에 의한 미시적 손상의 축적에 의해 많은 영향을 받기 때문에 금속복합재료의 광범위한 응용을 위해서는 금속복합재료가 반복 하중을 받을 때 미시적 파손기구를 이해하는 것이 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 SiCp/A356 금속복합재료의 미시적 손상 축적을 모니터링 하기 위하여 초음파와 음향방출기법을 적용하였다. 반복하중의 증가에 따라 초음파의 속도와 감쇠의 변화는 각 미시적 손상기구에 따라 3영역으로 나눌 수 있었다. 또한 각 영역에서 발생하는 AE 신호의 특징은 초음파의 속도 및 감쇠 변화와 비교, 분석되었다.
Unforeseen failures of boilers in power plants may affect the continuation of electricity generation. Main failures in boilers are influenced by the tube material, tube position, boiler service temperature and pressure, and chemical composition of the feed water and coal. This investigation was intended to find answers on the causes and mechanism of failure of the fire-side boiler water-wall tubes, due to perforation and corrosion. The tube conformed to the material requirements in terms of its chemical composition and hardness. Microscopic examination showed ferrite and pearlite indicating no changes in its microstructure due to the temperature variation. SEM test showed a single layer and homogenous film density particularly on the area far from perforation. However, layers of corrosion product were formed on the nearby perforation area. EDX showed that there were Na, Ca, S, and O elements on the failed surface. XRD indicated the presence of Fe2O3 oxide. The failure mechanism was identified as a result of significant localized wall thinning of the boiler water wall-tube due to oxidation.
풍화작용은 심부에서 생성된 암석이 지표에서 파괴되고 변질되어 현재의 환경조건과 평형을 이루는 산물을 형성하는 과정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 분포면적이 넓은 화강암질암의 풍화단계별 시료를 채취하여 편광현미경관찰, X-선 회절분석, 전자현미경관찰, 화학분석, 물성시험등을 수행하였다. 실험결과에 의거하여 풍화에 의해 형성되는 2차광물, 특히 점토광물의 형성과정을 확인하였고, 풍화에 따른 암석의 공학적인 성질변화와 물성저하의 메카니즘을 규명하였다.
정수압 상태의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손 메커니즘과 파손 모폴로지를 연구하였다. 비디오현미경과 주사전자현미경을 이용한 관찰 결과, 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손모드는 내면에서 외면으로 진전되는 크랙을 수반하는 취성파괴임을 확인하였다. 또한 산화유발시간과 적외선분광분석을 통하여, 파손된 선형저밀도 플리에틸렌 튜빙의 단면상에 열화에 의한 발열 피크와 카르보닐 피크의 증가를 관찰하였다. 열 가속에 의한 음력과 수명특성 사이의 관계를 고려한 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 가속수명시험법 및 시험장치를 개발하였다. 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기 정수압 상태의 수명을 예측하기 위해 아레니우스 모델과 와이블 분포를 적용한 통계학적 기법을 도입하였다. 그 결과, 사용온도 $25^{\circ}C$에서의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기수명을 평가/분석하였다.
Gas turbine compressor blades used in a combined cycle power plant are possibly damaged and fractured during their operation. There are two possible causes of the failure of compressor blades; one is a defect of material quality which can be detected through some microscopic inspections for the fracture section, the other is high cycle fatigue problem caused by vibration and can be diagnosed by carrying out dynamic characteristics analysis for the blades. In this paper, in order to determine the cause of the failure of compressor blades in a combined cycle power plant, examination of the fracture section and the propagation mechanism of the crack via stress analysis are performed. Dynamic characteristics analysis via FRF estimation is also performed to identify the cause of failure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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