The purpose of this study is to review the available literature on the effectiveness of fibers in preventing early-age shrinkage cracking on cementitious concrete. The overview describes the widely used ASTM C1579 (Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a Steel Form Insert) for plastic shrinkage cracking. The past literature used crack length, width, or area to describe and quantify cracks on concrete specimens. To keep things simple, this review expresses the length, width or area as a percentage of the control specimen. Finally, the study establishes a relationship between fiber volume and aspect ratio on plastic shrinkage and compressive strength of concrete. It was concluded that fiber is sufficient enough to mitigate plastic shrinkage cracking. An increase in fiber volume and aspect ratio reduces the early-age cracking of concrete but harm its compressive strength.

본 연구는 FRP-콘크리트 합성구조의 휨/전단에 대한 구조적 성능 및 거동 특성을 해석적으로 규명하고자 휨/전단 저항성능에 대해 외연적 유한요소해석을 이용하여 FRP 합성보의 휨/전단파괴거동 해석을 실시하여 기 수행한 실험과 비교분석 하고, 적용된 콘크리트손상소성모델의 각각의 인자들의 영향에 대해 매개분석하고 최적화된 안을 제시하고자 하였다. 기하학적 및 재료적 비선형성 큰 경우 유한요소해석 중 내연적 해석의 경우 수렴에 많은 문제점을 내포함으로 외연적 유한요소 접근법이 보다 합리적임을 수치해석을 통해 보였다. 본 연구의 경우 콘크리트손상소성모델의 여러 인자들에 대한 매개변수 해석을 수행한 결과, 다이레이션각의 경우는 26°, 파괴에너지 값으로 100Nm/m2, 인자 Kc의 값으로는 0.667 그리고 손상계수는 감안하는 것이 합리적이다.

A strain-gradient crystal plasticity finite element method(SGCP-FEM) was utilized to simulate the compressive deformation behaviors of single-slip, (111)[101], oriented FCC single-crystal micro-pillars with two different slip-plane inclination angles, 36.3o and 48.7o, and the simulation results were compared with those from conventional crystal plasticity finite element method(CP-FEM) simulations. For the low slip-plane inclination angle, a macroscopic diagonal shear band formed along the primary slip direction in both the CP- and SGCP-FEM simulations. However, this shear deformation was limited in the SGCP-FEM, mainly due to the increased slip resistance caused by local strain gradients, which also resulted in strain hardening in the simulated flow curves. The development of a secondly active slip system was altered in the SGCP-FEM, compared to the CP-FEM, for the low slip-plane inclination angle. The shear deformation controlled by the SGCP-FEM reduced the overall crystal rotation of the micro-pillar and limited the evolution of the primary slip system, even at 10% compression.

본 연구에서는 다양한 변수를 갖는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 성능기반설계의 타당성과 이에 따른 모멘트 재분배 개념의 적용성을 분석하기 위해 횡력을 지지하는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 비선형해석을 수행하였다. 설계변수(철근 비, 콘크리트변형률, 벽체높이)가 병렬 RC 구조벽체시스템의 거동에 미치는 영향을 분석하였으며 이를 기반으로 병렬 RC 구조벽체시스템의 성능기반 설계를 위한 고려사항을 제안하였다. 비선형해석 결과, 병렬 RC 구조벽체시스템 성능기반 설계 와 모멘트 재분배 개념의 적용을 위해서는 연결보의 항복여부에 대한 고려가 필요한 것으로 나타났다. 높은 벽체의 경우, 연 결보가 항복하지 않고 탄성 상태로 거동할 수 있기 때문에 고층 병렬 RC 구조벽체시스템에 대해 성능기반 설계 및 모멘트 재분배 개념을 적용하기 위해서는 벽체에 높은 수준의 소성변형능력을 필요로 하며, 이를 위해 벽체 압축단부에 횡보강을 필수적으로 실시해야 한다.

A progressive failure analysis procedure for composite laminates is developed in here and in the companion paper. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composites. In current development of the constitutive model, an incremental elastic-plastic constitutive model is adopted to represent progressively the nonlinear material behavior of composite materials until a material failure is predicted. An anisotropic initial yield criterion is established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. Anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are developed to describe material behavior beyond the initial yield under the general loading condition. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS), and is presented in the companion paper. The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.

Ethylene Tetrafluoroethylene (ETFE) has been widely used in long-span buildings because of its light weight and high transparency. This paper studies the short and long term creep behaviour of ETFE foil. A series of short-term creep and recovery tests were performed, in which the residual strain was observed. A long-term creep test of the ETFE foil was also performed over 110 days. A viscoelastic-plastic model was then established to describe the short-term creep and recovery behaviour. The model contains a traditional multi-Kelvin part and an added steady-flow component to represent the viscoelastic and viscoplastic behaviour, respectively. The model successfully fit the data for three stresses and six temperatures. Additionally, time-temperature equivalency was adopted to predict the long-term creep behaviour of ETFE foil. Horizontal shifting factors were determined from the process of shifting creep-curves at six temperatures. The long-term creep behaviours at three temperatures were predicted. Finally, the long-term creep test showed that the short-term creep test at identical temperatures insufficiently predicted additional creep behaviour, and the long-term test verified the horizontal shifting factors derived from the time-temperature equivalency.

이 연구의 목적은 소성힌지영역에서 비부착 주철근을 갖는 철근콘크리트 교각의 비탄성 거동을 파악하는데 있다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 또한 소성힌지영역에서 비부착 주철근에 의한 영향을 고려하였다. 이 연구에서는 소성힌지영역에서 비부착 주철근을 갖는 철근콘트리트 교각의 비탄성 거동의 파악을 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

많은 연구결과들은 국부적 용융체의 존재가 고온인장 변형 시 발생하는 내부공극의 발달을 억제할 수 있음을 보고하고 있다. 그러나 이러한 국부적 용융체가 존재한다고 해서 반드시 고변형속도 초소성 현상이 관찰될 수 있는 것은 아니다. 금속기지와 보강재간의 계면에 국부적 용융체의 양이 너무 많이 존재하면 두상간의 결합력이 떨어져 금속기지상으로부터 보강재가 분리되는 현상이 야기될 수 있기 때문이다. 그러므로, Si3N4p 2124 Al 복합재의 초소성 유동 특성을 이해하기 위해 변형온도에 따른 미세구조 변화와 계면특성을 조사하였다. 본 연구를 룽해 Si3N4p 2124 Al 복합재에서 Al-기지와 Si3N4p 강화상간의 계면상의 국부적 용융이 시작되는 온도부근에서는 큰 초소성 특성이 얻어지지만, 국부적 용융이 시작되는 온도를 지난 인장온도범위에서는 오히려 초소성 특성이 현저하게 저하되는 현상이 관찰되었다. 위의 실험결과는 Si3N4p 2124 Al복합재의 고변형속도 초소성 거동에 기여하는 최적의 액상량이 존재한다는 것을 의미한다.

RC 구조물은 서로 다른 재료적 특성을 지닌 콘크리트와 철근의 복합구조이고, 특히 콘크리트는 복잡한 소성거동을 나타내는 재료이다. 따라서 RC 구조물의 소성해석을 위해서는 콘크리트와 철근 각각의 재료특성과 소성거동을 묘사할 수 있는 세밀한 모델링 기법이 필요하지만, 이때 발생하는 모델링의 어려움, 모델링 규모, 계산용량 및 수렴성 등의 문제점으로 인하여 소성해석 수행에 많은 시간과 노력이 소요되거나 해석자체가 불가능하게 된다. 따라서 본 논문에서는 간편한 RC 구조물의 소성해석을 위해 RC 부재와 동일한 소성거동을 나타내는 균질등방 재료로의 물성치환 방법을 제시하였다. 물성치환 원리는 RC 부재의 소성거동 특성, 즉 항복모멘트, 항복곡률 및 극한모멘트, 극한곡률로 표현되는 bi-linear 형태의 모멘트-곡률 관계를 이용하여, 이와 동일한 모멘트-곡률 관계(bi-linear 형태의 응력 변형률 관계)를 갖는 균질등방 재료를 생성하였다. 또한 실제 RC 부재 해석모델과 치환된 균질등방 재료를 이용한 해석모델에 대한 소성해석 결과를 비교분석하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

A1 분말의 첨가량을 변화시킨 알루미나 쉘 몰드를 제조하여 소성조건에 따른 알루미나/실리카의 뮬라이트화 거동을 관찰하였다. 알루미나/실리카의 뮬라이트화 반응은 소성온도 및 A1 함량의 증가에 따라 증대함을 알 수 있었으나 쉘 몰드의 상온강도는 감소하였다. 각 소성조건에서 측정된 쉘 강도는 2.0~2.6kg/mm2임을 알 수 있었다. Al의 첨가는 고온에서 쉘 몰드의 변형을 억제시켰다. 특히 2.5wt%%의 Al을 첨가한 후 1000˚C에서 1시간 유지한 시편에서는 변형이 일어나지 않았으며, 또한 Al을 첨가하지 않은 시편을 1500˚C에서 4시간동안 소성한 시편에서도 변형이 일어나지 않음을 알 수 있었다.

LI2형 결정구조를 갖는 Ni-20at.%AI-10at%Fe 금속간화합물에 boron, zirconium 과 hafnium을 최고 0.5at.% 까지 첨가하여 항복강도, 연성, 파괴 등 기계적 성질의 변화를 인장시험과 X선분석 및 XPS분석 등을 통하여 관찰하였다. Ni-20at.% AI-10at.% Fe금속간화합물에 boron을 첨가하였을 때는 연신율의 현저한 증가가 나타났으나 zirconium이나 hafnium첨가의 경우에는 별다른 효과가 나타나지 않았다. Ni-20at.%AI-10at%Fe 금속간화합물의 경우, boron의 양이 증가할수록 인장연신율이 증가하였으며 0.1at.%의 boron을 첨가한 경우 최고 48.5%의 상온인장연신율을 나타내었다. 첨가물을 넣지 않은 경우와 zirconium과 hafnium을 첨가한 경우, 파괴모드는 입계파괴의 형태를 나타내었으나 boron을 첨가한 경우에는 파괴모드가 입계파괴에서 입내파괴로 변화되었다. XPS분석을 통하여 boron이 입계에 편석된 것을 관찰할 수 있었으며 이는 이미 제시된 여러가지 해석들과 일치하는 결과이다. 이로부터 boron의 첨가에 따른 인장연신율의 증가는 boron의 입계편석거동과 관련이 있음을 알 수 있다.

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재의 하중분담 능력 혹은 최종강도 평가는 선체구조의 합리적인 설계 및 구조의 안정성 평가에 있어서는 아주 중요하다. 또한, 선체구조를 구성하고 있는 구조요소들은 작용외력에 대하여 개별적으로 작용하지 않으며 전체적으로 연속거동을 하게 된다. 실제 선박에서의 붕괴형태 중 한가지는 종방향 굽휨에 의해서 갑판 혹은 선저부에 좌굴 및 소성붕괴이다. 그래서, 합리적인 설계에서는 이러한 급작스런 붕괴형태를 방지하기 위하여 좌굴 및 소성붕괴 거동을 파악하는 것이 아주 중요하며, 실제 선박에서는 갑판부와 선저부에서는 하중분담 능력을 증가시키기 위하여 여러개의 종보강재를 가진 보강판 구조의 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 선체 판넬구조의 모델링 방법에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석 모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며 유한요소해석 모델링 시 3가지 단면형상에 대해 각각 6가지 서로 다른 해석모델을 적용하였으며, 이때 보강재의 단면형상을 변화하였다. 본 연구의 목적은 압축하중이 작용하는 선체 보강판구조에서 해석영역에 대한 좌굴 및 최종강도 거동의 특성을 분석하였다.