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파괴역학과 굴착과 발파로 인한 암반 손상영역의 문헌적 고찰
양형식(Yang H.S.),하태욱(Ha T.W.),김원범(Kim W.B.),정주환(Jung J.H.) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.3
터널의 고속굴진을 위한 굴착 및 발파 손상영역을 평가하기 위하여 암반에 대한 파괴역학적 연구 결과들을 조사하고 고찰하였다. 파괴역학을 이용하여 균열의 발생 기구를 확립하고 손상영역을 평가하며 나아가서 균열을 효과적으로 제어하기 위한 시도들이 이루어지고 있으며 그 적용가능성이 높다고 판단된다. Literatures on the fracture mechanics and damaged zone of rocks were studied to estimate the excavation and blasting damaged zone for rapid tunneling. Fracture mechanics were applied to explain fracture mechanism and to estimate damaged zone and seemed to be applicable for controlling the fractures.
등방성손상을 고려한 탄소성 대변형 문제의 유한요소해석(제1보)
노인식(IN SIK NHO) 한국해양공학회 2000 韓國海洋工學會誌 Vol.14 No.2
In this paper, a new constitutive model for ductile materials was proposed. This model can describe the material degradation due to the evolution of isotropic damage during elasto-platic deformation. The plastic flow rule was derived under the framework of thermodynamic approach of continuum damage mechanics (CDM) in which plastic strain, hardening parameters and isotropic damage were taken as thermodynamic state variables. And the process to determine material constants for constitutive model using an experimental data was presented.
역학손상모델을 이용한 1차원 기체 주입 시험 모델링: 국제공동연구 DECOVALEX-2019 Task A Stage 1A
이재원(Jaewon Lee),이창수(Changsoo Lee),김건영(Geon Young Kim) 한국암반공학회 2019 터널과지하공간 Vol.29 No.4
고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 유입 압력(gas entry pressure)을 넘어서게 되면 기체가 급격히 벤토나이트 완충재를 통과하는 기체 이동 현상(gas migration)이 발생하게 되며 이는 사람과 주변 환경을 방사능에 노출시킬 수 있기 때문에, 공학적 방벽의 장기 건전성 확보 측면에서 기체 이동 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 매우 중요한 기체 흐름 현상인 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법개발 및 검증이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 공학적 방벽에서의 기체 이동 현상을 모사하고자 역학 손상 모델 및 손상도를 고려한 2상 유동 모델을 개발하였으며, 일정 체적 경계 조건 하에서의 1차원 기체 주입 시험 모사를 통해 개발된 모델의 적용성을 검토하였다. 수치 해석 결과 공극 수압 및 응력, 기체 유출량이 팽창 흐름 발생 시 급격히 증가하는 현상을 모사할 수 있었다. In the engineering barriers of high-level radioactive waste disposal, gases could be generated through a number of processes. If the gas production rate exceeds the gas diffusion rate, the pressure of the gas increases and gases could migrate through the bentonite buffer. Because people and the environment can be exposed to radioactivity, it is very important to clarify gas migration in terms of long-term integrity of the engineered barrier system. In particular, it is necessary to identify the hydro-mechanical mechanism for the dilation flow, which is a very important gas flow phenomenon only in medium containing large amounts of clay materials such as bentonite buffer, and to develop and validate new numerical approach for the quantitative evaluation of the gas migration phenomenon. Therefore, in this study, we developed a two-phase flow model considering the mechanical damage model in order to simulate the gas migration in the engineered barrier system, and validated with 1D gas flow modelling through saturated bentonite under constant volume boundary conditions. As a result of numerical analysis, the rapid increase in pore water pressure, stress, and gas outflow could be simulated when the dilation flow was occurred.
멀티스케일 모델을 이용한 CFRP 복합재료 적층판의 연속체 손상역학 모델 개발
박국진,남경민,정찬훈,최익현,신상준,김승조 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4
이 논문에서는 복합재료 적층판의 강도예측을 위해 멀티스케일 모델이 적용된 연속체 손상역학 모델을 개발하였다. 미시역학적 모델을 확장하여 전진적 파손해석을 수행할 때 필요한 연속체 손상역학 모델을 사용할 수 있도록 구성하였다. 다중 셀에 기반한 RVE 모델을 이용하여 섬유 다발 모델에 대한 해석을 수행하였다. 이 때 결함이 있는 섬유의 난수 분포를 이용하여 다중 셀로 구성되어 있는 RVE모델을 사용하였다. 또한 RVE 모델에 대한 점진적 파손해석을 수행하여 섬유다발에 대한 유한요소모델의 국부하중공유 방법을 수치적으로 재현하였다. 이에 대한 하중 변위 그래프를 도출하여 개별 섬유 파손에 의한 일방향 복합재료 물성의 강성저하 모델을 얻어내었다. 이를 통해 복합적층판 해석을 위한 Weibull 분포 기반의 연속체 손상역학 모델의 계수를 최적화하여 확인하였다. In this paper, a continuum damage mechanics model is developed which considers multi-scale situation to predict failure strength of composite materials. Extended concept for dealing with micro-mechanics model is considered to set up continuum damage mechanics model of progressive failure analysis. Using multi-cell based representative volume element (RVE) model, finite element models of fiber bundle are generated. Fiber bundle models with local defects are generated by combining RVE model with random distribution of fiber strength. Because of existence of the defects, local load sharing (LLS) occurs, and then it causes degradation of RVE model when progressive failure analysis is performed. Load and displacement curves of RVE model can be treated in ply material property degradation. Finally, certain variable is selected regarding degradation factor for solving laminates problems.
가속도 및 임피던스 신호의 특징분류를 통한 교량 연결부의 하이브리드 손상 모니터링 기법
김정태,나원배,홍동수,이병준 한국지진공학회 2006 한국지진공학회논문집 Vol.10 No.6
본 논문에서는 구조물의 전역적인 손상도 평가와 국부 구조 연결부의 손상 검색을 동시에 수행할 수 있는 하이브리드 구조 손상 모니터링 체계가 제시되었다. 하이브리드 손상 모니터링 체계는 진동기반 기법과 전기/역학적 임피던스 기법으로 구성되었다. 진동기반 기법은 구조물의 모드특징의 변화를 사용하여 구조물의 전역적 특성의 변화를 감지하고, 전기/역학적 임피던스 기법은 PZT 센서의 저항 변화를 사용하여 국부 구조 연결부의 손상 여부를 검출한다. 제안된 하이브리드 모니터링 체계를 검증하기 위해 구조 연결부의 볼트 풀림 상황을 손상 시나리오로 선택하였으며, 가속도 응답과 임피던스 응답 신호가 계측되었다. 실험 결과, 제안된 하이브리드 모니터링 체계를 통해 구조물의 전역적 손상 상태와 국부 구조 연결부의 손상을 정확하게 모니터링 할 수 있었다. This paper presents hybrid structural damage monitoring system which performs both global damage assessment of structure and damage detection of local structural joints. Hybrid damage monitoring system is composed of vibration-based technique and electro/mechanic impedance technique. Vibration-based technique detects global characteristic change ot structure using modal characteristic change of structure, and electro/mechanical impedance technique detects damage existence of local structural joints using impedance change of PZT sensor. For the verification of the proposed hybrid monitoring system, a series of damage scenarios are designed to loosened bolts situations of the structural joints, and acceleration response and impedance response signatures are measured. The proposed hybrid monitoring system is implemented to monitor global damage-state and local damages in structural joints.
탄소나노튜브가 혼입된 자기감지형 시멘트 복합체의 손상역학 기반의 해석
오승열 ( Oh Seungyeol ),권아림 ( Gwon Arim ),심명주 ( Sim Myeongju ),권현아 ( Kwon Hyeon-a ),홍성원 ( Hong Seongwon ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2
본 연구는 4차 산업혁명의 일환인 스마트 건설재료 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)를 혼입한 자기감지형 시멘트 복합체의 특성을 손상역학을 기반으로 하여 해석하고 나아가 실제 구조물의 적용할 수 있는 범위를 제시하는데에 그 목적이 있다.
불균질입자강화 복합재료의 최적설계를 위한 손상메커니즘 해석
조영태,조의일 한국공작기계학회 2004 한국생산제조학회지 Vol.13 No.4
In particle or short-fiber reinforced composites, cracking or debonding of the reinforcements cause a significant damage mode because the damaged reinforcements lose load carrying capacity. The average stress in the inhomogeneity represents its load carrying capacity, and the difference between the average stresses of the intact and broken inhomogeneities indicates the loss of load carrying capacity due to cracking damage. The composite in damage process contains intact and broken reinforcements in a matrix. An incremental constitutive relation of discontinuously-reinforced composites including the progressive cracking damage of the reinforcements have been developed based on the Eshelby's equivalent inclusion method and Mori-Tanaka's mean field concept. Influence of the cracking damage on the stress-strain response of the composites is demonstrated.
오창식(Chang-Sik Oh),김낙현(Nak-Hyun Kim),김윤재(Yun-Jae Kim) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5
This paper introduces structural integrity assessment by using Finite Element analysis based on damage mechanics. Several FE damage methods as like GTN model have been proposed up to the present. These damage models have their own advantages and disadvantages. It is important to select the proper damage model for the integrity assessment of the structure in interest. In this paper, selected several damage models are apply to simulate fracture behaviours of structures with various geometries, and the FE results are compared with the experimental results. These models are implemented to general purpose FE program, ABAQUS, via user-defined subroutines.