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계면손상과 미세균열을 고려한 입자강화 복합재료의 미세역학 탄성구성모델
이행기,표석훈,김형기,Lee, Haeng-Ki,Pyo, Suk-Hoon,Kim, Hyeong-Ki 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.1
본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다. A constitutive model based on a combination of a micromechanics-based weakened interface elastic model (Lee and Pyo, 2007) and a crack nucleation model (Karihaloo and Fu, 1989) is proposed to predict the effective elastic behavior of particle-reinforced composites. The model specifically considers imperfect interfaces in particles and microcracks in the matrix. To exercise the proposed constitutive model and to investigate the influence of model parameters on the behavior of the composites, numerical simulations on uniaxial tension tests were conducted. Furthermore, the present prediction is compared with available experimental data in the literature to verify the accuracy of the proposed constitutive model.
시멘트계 복합체에 대한 멀티모드 파이버 레이저 절단의 실험적 연구
서영진,표석훈,이동경 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.8
This study was performed to observe the applicability of laser cutting in cementitious composites. The multimode fiber laser cutting of cementitious composites was conducted using a laser power of 9 kW. The experimental variables were the laser cutting speed and material compositions, such as cement paste, cement mortar and ultra-high performance concrete. After laser cutting, kerf width and penetration depth were observed on the surface and crosssection, respectively. In addition to these observations, the microstructure of cut surface was observed through scanning electron microscopy to compare the microstructure of cementitious composites before and after laser irradiation. Furthermore, the changes in the chemical composition of the microstructure were evaluated through energy-dispersive x-ray spectroscopy analysis. The effects of silicate-based materials on laser cutting were confirmed on the basis of the kerf width and penetration depth. It was also observed that the glassy layer produced by the melting of a silicate-based material affected the quality of laser cutting. 본 연구는 시멘트계 복합체에 대한 레이저 절단의 적용 가능성을 관찰하기 위해 수행되었다. 시멘트계 복합체에 대한 멀티모드 파이버 레이저 절단은 9kW의 레이저 출력으로 설정되었다. 실험 변수는 레이저 절단 속도와 시멘트 페이스트, 시멘트 모르타르 및 초 고성능 콘크리트(UHPC: Ultra-high performance concrete)와 같은 재료 구성으로 지정되었다. 레이저 절단 후, 표면과 단면에서 각각 절단 폭과 침투 깊이가 관찰되었다. 이러한 관찰 외에, 레이저 조사 전과 후 시멘트계 복합체의 미세구조를 비교하기 위해 SEM을 통해 절단면의 미세구조를 관찰하였다. 또한, EDX 분석을 이용하여 미세구조의 화학적 조성의 변화를 평가하였다. 그 결과, 실리카 기반 재료가 레이저 절단에 미치는 영향을 절단 폭과 침투 깊이를 통해 확인되었다. 또한, 실리카 기반 재료의 용융으로 인해 생성된 유리질층(glassy layer)이 레이저 절단 품질에 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.