천이크리프를 고려한 구형압입 크리프 물성평가법

임동규(Dongkyu Lim),이진행(Jin Haeng Lee),김민수(Minsoo Kim),이형일(Hyungyil Lee) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.11

기존 단축 크리프시험에서는 천이 크리프의 영향을 무시하고 정상상태 크리프만을 고려하기 때문에 실제 크리프 특성을 나타내지 못한다. 이에 본 연구에서는 천이크리프를 고려한 압입 크리프 물성평가법을 제시한다. 다양한 재료에 대해 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 물성변화에 따른 거동을 살펴보고, 크리프 특성을 무차원 변수들의 회귀식으로 표현한다. 이를 토대로 천이크리프를 고려한 압입 크리프 물성평가 프로그램을 생성했다. 제시한 물성평가 프로그램을 통해 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수, 계수값들을 각각 1.1%, 2.3% 오차범위에서 예측할 수 있다. Creep through nanoindentations has attracted increasing research attention in recent years. Many studies related to indentation creep tests, however, have simply focused on the characteristics of steady-state creep, and there exist wide discrepancies between the uniaxial test and the indentation test. In this study, we performed a computational simulation of spherical indentations, and we proposed a method for evaluating the creep properties considering transient creep. We investigated the material behavior with variation of creep properties and expressed it using regression equations for normalized variables. We finally developed a program to evaluate the creep properties considering transient creep. By using the proposed method, we successfully obtained creep exponents with an average error less than 1.1 and creep coefficients with an average error less than 2.3 from the load-depth curve.

W치환 2205 이상 스테인리스강의 크리프 특성 평가에 관한 연구

김기엽,최병호,남기우,안용식 한국비파괴검사학회 2004 한국비파괴검사학회지 Vol.24 No.1

22Cr-5Ni 2상 스테인리스강의 합금원소 중 몰리브덴(Mo) 원소를 텅스텐(W)으로 치환하여 크리프거동에 미치는 영향을 조사하였다. 크리프시험은 600℃와 650℃의 온도에서 실시하였다. 650℃ 크리프 시에는 취약한 금속간화합물인 σ상이 석출하였으며 이것은 크리프수명을 급격히 감소시키는 역할을 하였다. Mo에 대한 W원소의 치환은 일반적으로 σ상의 석출을 지연시킨다고 알려져 있으나, 2wt.%까지 W 치환을 실시한 본 연구범위에서는 크리프 수명 및 최소 크리프속도에 뚜렷한 영향을 미치지 못하였다. 크리프손상의 정도를 평가하기 위하여 크리프시편에 대한 초음파검사를 실시하였다. 크리프온도 600℃에서는 크리프시편의 수명이 증가함에 따라 음속이 비례적으로 증가하였으나 650℃에서는 반대로 감소하였다. The effect of the substitution of Tungsten(W) for Molybdenum(Mo) on the creep behaviour of 22Cr-5Ni duplex stainless steel(DSS) has been investigated. Creep tests were carried out at 600℃ and 650℃. Intermetallic σ phase is precipitated during creep at 650℃, at which creep rupture time was much lower compared with at 600℃. The substitution of W for MO in the duplex stainless steel was known to retard the formation of σ phase. Minimum creep rate and creep rupture time, however, were hardly influenced by the substitution of 2wt.% W. An ultrasonic measurement for the creep specimens has been carried out for the evaluation of creep damage. The sound velocity increases propotionally with the increase of creep rupture time at 600℃ of creep temperature. On the contrary, the sound velocity decreases with the increase of rupture time at 650℃, which can be correlated with the microstructural evolution during creep.

가곡광산 화강암의 크리프 특성

윤용균(Yong-Kyun Yoon),김병철(Byung-Chul Kim),조영도(Young-Do Jo) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.5

암석의 시간의존성 거동은 지하 광산 설계나 지하 암반구조물의 장기 안정성 평가를 위한 기본 입력자료로써 사용되는 매우 중요한 특성이다. 본 연구에서는 가곡광산에서 채취한 화강암 시험편에 대해 일축압축 크리프시험을 실시하였다. 측정된 크리프 변형률을 모사하기 위하여 Burgers 모형, Griggs 크리프법칙, Singh 크리프법칙을 사용하였으며 이중에서 Griggs 크리프법칙이 가곡광산 화강암의 실제 크리프 변형 거동을 가장 우수하게 모사하는 것으로 나타났다. The time-dependent behaviour of rock is very important characteristics which can be utilized as basic input data for underground mine design or in predicting a long-term stability of underground rock mass structures. In this study, creep tests under uniaxial compression were carried out for the granite specimens sampled in Gagok Mine. Burgers model, Griggs and Singh creep laws were used to simulate the measured creep strain. Through comparing the measured creep behaviour with the approximated creep behaviors from Burgers model, Griggs and Singh creep laws, it is shown that Griggs creep law results in the best approximation of granite in Gagok Mine.

프리스트레스트 콘크리트 교량의 시간의존적 거동에 크리프가 미치는 영향에 대한 해석적 연구

이재석(Lee Jae Seok),최규천(Choi Kyu Chon) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.2A

이 논문에서는 콘크리트 구조물의 시간의존적 거동에 큰 영향을 미치는 크리프에 대한 근사해석방법에 대해 살펴보고, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 거더 및 교량의 비선형 해석방법에 적용하여 크리프에 의한 콘크리트 구조물의 장기거동을 검토하였다. 크리프 모델은 ACI 209(92) 모델과 CEB-FIP(90) 모델에 제시된 크리프 함수식을 사용하였다. 크리프의 변형률증분을 구하기 위해 특성크리프함수(specific creep compliance function)를 Dirichlet 급수로 근사화하고, 각 시간구간 내에서 응력과 재료변수의 변화를 세 가지로 가정하여 계산한 적분식으로부터 유도된 순환식(recursive formula}을 사용하였다. 이 논문에 제시된 크리프의 근사해석방법을 저자들이 개발한 PSC 뼈대의 비선형 해석 프로그램에 통합하고, 지속하중을 받는 콘크리트 보의 크리프 해석에 적용하여 적분식에 따른 거동을 분석하고 안정적으로 해를 구하는 방법에 대해서도 검토하였다. 또한 시공단계를 고려한 PSC 거더교 및 PSC 사장교의 시간의존적 해석에 적용하여 ACI 209(92) 모델과 CEB-FIP(90) 모델에 따른 장기거동을 비교하였다. An analytical study for the creep effect on the time-dependent behavior of the concrete beams and the PSC (prestressed concrete) bridge structures is presented. Since creep of concrete is one of the most important factors influencing the time-dependent behavior of the concrete structures, numerically efficient creep model, which can accurately predict the deflections and the stresses of the concrete structures at all load levels through their life cycles, is important. The creep models proposed by the ACI committee 209 (92) and the CEB-FIP model code (90) are used in this study. The recursive formulas derived from the integral equations based on the three assumptions regarding the variation of stresses and material parameters over each time step are used to calculate the creep strain increments over the time steps. These creep strain integration schemes are integrated in the nonlinear analysis program of the PSC frames developed by the authors. Using the integrated time-dependent nonlinear analysis program, comparative study on creep analyses of the concrete cantilever beams using the different recursive formulas is conducted, and the creep effects due to the ACI 209 (92) and the CEB-FlP (90) model on the time-dependent behaviors of the segmentally erected PSC bridge and the PSC cable-stayed bridge are compared in detail.

탄성-소성-크리프 상태에서 SE(B) 시편의 천이크리프 C(t)-적분 평가

이한상(Han-Sang Lee),제진호(Jin-Ho Je),김동준(Dong-Jun Kim),김윤재(Yun-Jae Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.9

본 논문에서는 탄성-소성-2 차 크리프 상태에서 시간의존적 C(t) 적분에 대해 평가하였다. Single-Edge-notched-Bend (SEB) 시편에 대해 유한요소 크리프 해석을 수행하였다. 천이 크리프에 대한 초기 소성의 영향을 연구하기 위해 다양한 초기 하중에 대해 고려하였다. 또한, 소성물성과 크리프 물성의 영향을 보기 위해 소성 경화 지수(m)과 크리프 지수(n)이 같은 경우와 다른 경우를 모두 고려하였다. 본 논문에서는 기존 식의 수정을 통해서 천이 크리프 상태에서의 C(t) 적분의 새로운 예측 식을 제시하였다. 유한요소해석 결과와 비교를 통해서 제시된 수식의 타당성을 검증하였고, 소성 경화 지수(m)과 크리프지수(n)이 같은 경우에만 적용할 수 있는 기존 예측 식을 보완하여 m 과 n 이 다른 경우에도 천이 크리프 상태에서 C(t) 적분을 예측할 수 있는 식을 제시하였다. In this paper, we estimate the time-dependent C(t) integrals under elastic-plastic-creep conditions. Finiteelement (FE) transient creep analyses have been performed for single-edge-notched-bend (SEB) specimens. We investigate the effect of the initial plasticity on the transient creep by systematically varying the magnitude of the initial step load. We consider both the same stress exponent and different stress exponents in the power-law creep and plasticity to elastic-plastic-creep behavior. To estimate the C(t) integrals, we compare the FE analysis results with those obtained using formulas. In this paper, we propose a modified equation to predict the C(t) integrals for the case of creep exponents that are different from the plastic exponent.

압입시험의 천이 크리프 해석

이진행(Jin Haeng Lee),이형일(Hyungyil Lee) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.1

재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다. The indentation test, which is one of the testing methods for evaluating the mechanical properties of materials, can be applied to the evaluation of creep properties. Many studies related to the indentation creep test, however, have just focused on the characteristics of the steady-state creep, so there are wide discrepancies between the uniaxial test and the indentation test. To obtain accurate creep properties, it is therefore important to consider the effects of transient creep. In the present work, the Ogbonna et al.’s work on the spherical indentation test including the transient creep was expanded and applied to the conical indentation creep test. The characteristics of the transient creep were analyzed via finite element simulations and compared with those obtained through spherical indentation. Other effects, such as elastic strain, indenter shape, contact area, and representative strain, which have not been considered properly in prior studies on the creep test, are also discussed.

크리프 물성평가를 위한 구형압입 수치접근법

임동규(Dongkyu Lim),이진행(Jin Haeng Lee),최영식(Youngsick Choi),이형일(Hyungyil Lee) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.10

본 연구에서는 증분소성이론에 기초한 구형압입이론을 크리프 물성을 평가하기 위한 압입이론으로 확장했다. 먼저 크리프변형률 기울기가 일정한 지점을 유효 응력-변형률속도 최적 관측지점으로 선정했다. 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 지수와 계수를 변화시켜 가면서 이에 따른 재료의 거동을 무차원 변수들 (ξ, ψ)의 회귀식으로 표현해 크리프 물성평가를 위한 새로운 수치 접근법을 구축했다. 이를 토대로 구형압입시험으로부터 재료의 크리프지수 및 계수를 예측하는 물성평가 프로그램을 개발했다. 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수는 평균 1.5%, 크리프계수는 평균 1.0% 이내의 오차범위에서 물성치들을 얻을 수 있다. In this study, the theory of spherical indentation based on incremental plasticity is extended to an indentation method for evaluating creep properties. Through finite element analysis (FEA), the point where the elastic strain effect is negligible and the creep strain gradient constant is taken as the optimum point for obtaining the equivalent strain rate and stress. Based on FE results for spherical indentation with various values of creep exponent and creep coefficient, we derive by regression an equation to calculate creep properties using two normalized variables. Finally a program is generated to calculate creep exponent and creep coefficient. With this method, we obtain from the load-depth curve creep exponents with an average error of less than 1.5 % and creep coefficients with an average error of less than 1.0 %.

직관 용접부의 크리프 특성 불균일에 따른 열영향부 정상상태 응력 예측

한재준(Jae-Jun Han),김상현(Sang-Hyun Kim),정진택(Jin-Taek Chung),김윤재(Yun Jae Kim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.3

본 논문은 크리프 파단 수명평가에 주요인자인 정상상태 크리프 응력을 직관 용접부에 대해 정량화한다. 모재와 용접부의 크리프 특성 불균일이 응력에 미치는 영향을 체계적으로 분석하기 위해, 다양한 용접부 불균일에 대해 이차원 유한요소 크리프 탄성해석을 수행하였다. 용접부는 열영향부를 고려하였으며 각각의 재료는 이상화된 탄성-멱 크리프 법칙을 따른다고 가정하였다. 하중에 따른 영향을 보기위해 내압과 인장하중에 대해 연구를 수행하였다. 용접부 크리프 응력의 정량화를 위해 크리프 불균일 지수를 도입하였으며, 무차원화된 단면평균응력과 선형적인 관계를 확인하였다. 불균일 지수로 정량화한 응력과 Type IV 영역을 모사한 용접부의 유한요소해석 결과 및 영국전력의 R5 문헌값의 비교를 통해 연구결과의 유효성을 검증하였다. This paper reports the steady-state stresses within the heat affected zone (HAZ) of a welded straight pipe subject to creep. The creep constants and exponent are varied systematically to see the effect of various mismatches in creep properties on the steady-state creep stresses, via detailed two-dimensional finite element (FE) creep analyses. The weldments consist of the base metal and weld metal with the HAZ, which are characterized using the idealized power creep laws with the same creep exponent. The internal pressure and axial loading are considered to see the effect of the loading mode. To quantify the creep stresses, a creep mismatch factor is introduced as a function of the creep constants and exponent. It is concluded that the ratio of the section-averaged stresses for a mismatched case to those for an evenmatched case are linearly dependent on the mismatch factor. The results are compared with the FE results, including the Type IV region, as well as the R5 procedure.

크리프 예측 영향요인 검토 및 국내 건설현장 콘크리트 배합을 고려한 크리프 예측 모델식 제안

문형재,석원균,구경모,이상규,황의철,김규용 한국건축시공학회 2019 한국건축시공학회지 Vol.19 No.6

Recently, construction technology of RC structures must be examined for creep in concrete. The factors affectingthe creep prediction of concrete and the results of creep in domestic construction field were reviewed. The longer thecreep test period and the higher the compressive strength, the higher the creep prediction accuracy. The higher thecuring temperature, the higher the initial strength development of the concrete, but the difference in the creepcoefficients increased over time. Based on the results of creep evaluation in the domestic construction field and lab. tests, a modified predictive model that complements the ACI-209 model was proposed. In the creep prediction of realmembers using general to high strength concrete, the test period and temperature should be considered precisely 최근 RC 구조물의 건설기술에서는 콘크리트의 크리프에 대한 검토가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 콘크리트의 크리프 예측 및 국내 건설현장의 크리프 결과에 영향을 미치는 요인을 검토했다. 크리프 테스트 기간이 길고 압축강도가 높을수록 크리프 예측 정확도가 높아졌다. 경화 온도가 높을수록 콘크리트의 초기 강도가 높아지지만 크리프계수의 차이는 시간이 지남에 따라 증가했다. 국내 건설현장 및 실험실에서의 크리프 평가 결과를 기반으로ACI-209모델을 보완하는 수정 된 예측 모델을 제안했다. 일반~고강도 콘크리트를 사용한 실제 부재의 크리프 예측에서는 테스트 기간과 온도를 정확하게 고려해야한다.

소형 펀치 크리프 실험변수 변환에 의한 크리프 특성 평가

김범준(Bumjoon Kim),배시연(Siyeon Bae),심언태(Untae Shim),임병수(Byeongsoo Lim) 한국자동차공학회 2007 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Generally, the conventional creep specimen is tested under uniaxial stress whereas the small punch creep specimen is under multiaxial stress. The focus of this work is to investigate the relationship between the small punch creep test data and conventional creep test data by the analysis similar to the Monkman-Grant relationship using the experimentally acquired test data. Creep behavior of 9Cr-2W ferritic steel was studied at elevated temperature. Creep tests were performed using a small punch creep tester at constant loads and a conventional creep tester at constant stress. Time to fracture and the minimum displacement rate measured during the small punch tests are related in a similar manner to the corresponding conventional creep tests. From the relation derived similar to the Monkman-Grant relation, a correlation between the displacement rate in small punch creep test and the strain rate in conventional creep test is established and creep lives were evaluated by it.