콘크리트 구조의 인장 보강재로 주로 사용되는 철근은 높은 인장강도와 연성이 우수한 변형 특성에 도 불구하고 부식이 발생할 수 있다는 단점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 부식이 발 생하지 않는 다양한 재료 중 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 철근과 유사한 형태의 Rod로 제작하 여 철근을 대체하는 보강재로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그중에서도 인장강도가 우수한 탄 소 및 유리섬유를 일방향으로 성형하고 Rod 표면을 굴곡 처리한 CFRP 및 GFRP 보강근을 중심으로 콘크리트 구조에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구에서는 FRP Rod를 보강근으 로 하는 콘크리트 부재의 부착특성과 균열폭, 처짐과 같은 사용성 평가에 중요한 역할을 하는 인장강 화효과를 포함한 균열거동 특성을 파악하기 위하여 단변의 피복두께와 FRP 보강근 지름의 비를 1.0에 서 3.5 까지 0.5배씩 증가하는 직사각형 단면을 갖는 길이 1,000mm의 인장부재를 제작하여 만능재료 시험기(Universal Testing Machine)를 이용한 직접인장실험을 수행한 후, 피복두께와 FRP 보강근의 지름 비에 따른 균열거동(Cracking Behavior) 및 인장강화효과(Tension Stiffening Effect)를 분석하고 현행 설계기준의 규정과 비교하였다. 작용하중에 따라 발생하는 균열에 대해서 횡방향균열(Transverse Crack)과 쪼갬균열(Splitting Crack)로 각각 구분하고, DAQ(Data Acquisition) 시스템을 이용하여 콘 크리트 인장부재에 매입된 CFRP 및 GFRP 보강근의 변형량 및 작용하중을 측정하였으며, 그 결과로 부터 하중-변형률 관계로 대표되는 인장강화효과를 분석하였다. 균열거동 및 인장강화효과를 분석한 결과, CFRP 또는 GFRP Rod를 보강근으로 하는 콘크리트 인장부재는 FRP 보강근과 콘크리트의 부 착강도를 감소시키는 쪼갬균열이 발생하지 않도록 피복두께를 보강근 지름의 2.5배 이상 확보하였을 때, 각 보강근별로 극한강도 fu의 60-70%에 해당하는 하중이 작용하는 단계에서 인장강화효과는 우 수한 것으로 나타났으며, 철근을 보강근으로 하는 현행 설계기준의 규정으로 예측한 결과보다 우수한 인장강화효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

The emergence of ferrous-medium entropy alloys (FeMEAs) with excellent tensile properties represents a potential direction for designing alloys based on metastable engineering. In this study, an FeMEA is successfully fabricated using laser powder bed fusion (LPBF), a metal additive manufacturing technology. Tensile tests are conducted on the LPBF-processed FeMEA at room temperature and cryogenic temperatures (77 K). At 77 K, the LPBF-processed FeMEA exhibits high yield strength and excellent ultimate tensile strength through active deformation-induced martensitic transformation. Furthermore, due to the low stability of the face-centered cubic (FCC) phase of the LPBFprocessed FeMEA based on nano-scale solute heterogeneity, stress-induced martensitic transformation occurs, accompanied by the appearance of a yield point phenomenon during cryogenic tensile deformation. This study elucidates the origin of the yield point phenomenon and deformation behavior of the FeMEA at 77 K.

PURPOSES : When fire event occurs in tunnel the reinforced concrete is exposed to very high temperature at a very short time period. This study investigates the tensile behavior of steel rebar that experienced high temperature. METHODS : The steel rebar was exposed to 200, 400, 600, and 800℃ following the ISO 834 temperature-time fire curve. Hightemperature- exposed steel rebars were tested using the UTM for their yielding and tensile strengths, and elongation rate. RESULTS : Up to an exposure temperature of 600℃, the tensile properties of the rebar did not vary considerably. However, at 800℃ (which corresponds to a temperature rise time of approximately 22 min), the rebar lost its yielding and tensile strength by approximately 27 and 13%, respectively, compared to the control specimen. Further, the elongation rate increased after exposure to 600℃. The above fundamental tensile test results can be a good reference for future guidelines in the repair manual for tunnels after severe fire events. CONCLUSIONS : When steel rebar experiences high temperatures of 800℃, the yield strength of the rebar reduces approximately 27%. This strength reduction can cause severe structural damage to tunnels that use reinforced concrete as the primary structural elements.

본 논문은 철근대체재로 Carbon fiber reinforced polymer(CFRP) 그리드가 사용된 콘크리트 부재의 휨성능을 평가하기 위한 실험적 연구결과를 보고한다. 실험에 사용된 CFRP grid의 탄성계수와 인장강도는 각각 240GPa, 3964MPa이다. CFRP 그리 드가 인장 보강재로 사용된 콘크리트 부재의 휨거동 평가를 위해 총 7개의 1방향 슬래브 콘크리트 실험체가 제작되었다. 실험 변수로 피복두께, CFRP 그리드의 보강 겹 수, CFRP 그리드의 겹침 여부가 고려되었다. 실험체의 휨거동 평가는 3점 휨실험을 통해 수행되었으며, 각 실험변수가 초기균열하중에 미치는 영향은 미미한 것으로 확인되었다. 실험체에 초기균열이 발생된 이후 응력 재분배에 의해 하중 증가 없이 CFRP grid의 변형률이 증가하는 현상이 관측되었다. CFRP 그리드 보강 겹 수가 1겹 증가 함에 따라 실험체의 극한하중은 약 8.5kN씩 선형적으로 증가하였다. 또한, 피복두께가 증가함에 따라 실험체의 극한하중 및 강 성이 감소하였으며, 그리드 겹침 여부가 실험체 극한하중에 미치는 영향은 미미하다는 것이 확인되었다. 추가적으로 실험결과와 ACI 440.1R-15를 통해 계산된 공칭 휨강도를 비교하였다. 그 결과 실험을 통해 확보된 극한강도는 ACI 440.1R-15 대비 13%∼ 24% 큰 것으로 나타났다. 따라서, ACI 440.1R-15는 CFRP grid로 보강된 콘크리트 보의 휨강도를 보수적으로 평가하고 있음이 확인되었다.

과거에는 건축물의 지하구조물은 지반에 둘러싸여있어 지진이 발생했을 때 지반과 함께 움직이기 때문에 지진에 대한 내진설계가 요구되지 않았다. 하지만, 지진에 대한 사례분석과 연구결과를 바탕으로 지하구조물에도 내진설계가 필요하다는 결론에 도달하였다. 또한, 기존 건축구조기준의 건축물에 대한 내진설계에서는 지하구조물에 대한 내진설계조항이 명확히 규정 되어 있지 않았으나, 지하구조물 내진설계 기준이 포함된 KDS가 시행됨에 따라 횡력에 저항할 수 있는 보-기둥 접합부의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 강관기둥에 사용되는 보-기둥 접합부는 보에서 기둥으로 하중을 전달하기 위해서 다이어프램을 설치하는 형태의 접합부가 일반적이다. 이때 설치되는 다이어프램은 제작성 및 시공성을 저하시키며, 지하구조물 공법과 적합성이 맞지 않아 시공시 많은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이 연구에서는 다이어프램을 설치하지 않고 기둥의 두께를 증가시켜 보에서 기둥으로 하중을 전달하는 접합부 3개와 삼각형 유닛을 조립하여 제작한 접합부 1개를 제작하여 인장력을 전달하는 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과는 구조기준에서 제시하고 있는 집중하중이 작용하는 강관의 강도와 비교하여 분석하였다.

폴리머 폼은 다공성을 가장 큰 특징으로 하는 재료이기 때문에, 본 연구에서 비가역 열역학 관점을 기반으로 폴리머 폼의 기공 성장 및 합체를 고려한 손상 탄성 구성방정식을 개발하였으며, 개발된 구성방정식은 unilateral 손상의 효과를 고려하였다. 유한요소해석의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 서브루틴 UMAT을 이용하여 제안된 구성방정식을 수치적으로 구현하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 폴리머 폼의 인장 시험 결과와 비교를 통해 제안된 손상 모델의 유효성을 검증하였으며, 제안된 구성방정식의 재료모델상수가 손상에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

This paper presents experimental and analytical results for predicting tensile behavior of FRP Hybrid Bar(HYB). In order to confirm the tensile behavior of HYB wrapped with glass fiber reinforced polymer(GFRP) on deformed rebar, direct tensile tests were performed on 8 specimens. The diameter of the HYB was considered as a test variable and the tensile load, displacement, and tensile strain of each specimen were measured by tensile test. In order to predict the tensile behavior of HYB, numerical analysis based on tensile model of each material was performed. The tensile models of reinforcing bar, glass fiber, and resin, which are the constituent materials of HYB, are assumed to be simple shapes according to their material properties. The results of the numerical analysis through the strain compliance condition of each material were compared with the experimental results and both results showed consistent trends. The experimental and analytical ratios for yield and ultimate loads were 1.02 and 1.00, respectively, and the coefficient of variation were 3.61 and 2.54, respectively. However, a maximum of about 9 mm error occurred due to the slip generated by the direct tensile test in the comparison between the experimental results and the analytical results for the tensile displacement.

This study investigated the microstructure and tensile properties of a recently made block-type Ni-Cr-Al powder porous material. The block-type powder porous material was made by stacking multiple layers of powder porous thin plates with post-processing such as additional compression and sintering. This study used block-type powder porous materials with two different cell sizes: one with an average cell size of 1,200 μm (1200 foam) and the other with an average cell size of 3,000 μm (3000 foam). The γ-Ni and γ’-Ni3Al were identified as the main phases of both materials. However, in the case of the 1,200 foam, a β-NiAl phase was additionally observed. The relative density of each block-type powder porous material, with 1200 foam and 3000 foam, was measured to be 5.78% and 2.93%, respectively. Tensile tests were conducted with strain rates of 10−2~10−4 sec−1. The test result showed that the tensile strength of the 1,200 foam was 6.0~7.1 MPa, and that of 3,000 foam was 3.0~3.3 MPa. The elongation of the 3,000 foam was higher (~9%) than that (~2%) of the 1,200 foam. This study also discussed the deformation behavior of block-type powder porous material through observations of the fracture surface, with the results above.

본 연구에서는 유리단섬유로 보강된 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 평가를 위한 실험 및 해석연구를 수행하였다. 이를 위해 다양한 변형율속도(strain rate)에 따른 에폭시수지 및 분사식 섬유보강 복합재료의 인장강도 실험을 수행하였다. 본 연구에 사용된 분사식 섬유보강 복합재료는 15mm 길이로 절단된 유리단섬유가 25% 부피비율로 혼입된 보수·보강용 재 료이다. 에폭시수지의 점탄성 특성을 고려하기 위해 역산모델링(inverse simulation)을 수행하여 변형율속도에 따른 점성변화 를 함수식으로 제안하였다. 역산모델링을 통해 제안된 함수식을 미세역학 기반의 점탄성 손상모델(micromechanics-based viscoelastic damage model; Yang et al., 2012)에 적용하여 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동을 수치적으로 해석하였다. 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 해석결과와 실험결과를 비교하여 미세역학 기반의 점탄성 손상모델의 정확성을 검증 하였다.

The main goal of this work is to study the effect of glass fiber volume fraction on the result of tensile test with respect to glass fiber/polypropylene(GF/PP) composites. The tensile test and failure mechanisms of GF/PP composites were investigated in the fiber volume fraction range from 10% to 30%. The tensile strength and the fracture strength increased with the increasing of the fiber volume fraction in the tested range. Fiber pull-out and debonding of this composites increased with the fiber volume fraction in thc tested range. The major failure mechanisms were classified into the debonding, the fiber pull out, the delamination and the matrix deformation.

Thermosetting matrix composites have disadvantages in terms of moulding time, repairability and manufacturing cost. Thus the high-performance thermoplastic composites to eliminate such disadvantages have been developed so far. As a result of environmental and economical concerns, there is a growing interest in the use of thermoplastic composites. However, since their mechanical properties are very sensitive to the environment such as moisture, temperature etc., those behaviors need to be studied. Particularly the temperature is a very important factor influencing the mechanical behavior of thermoplastic composites. The effect of temperature have not yet been fully quantified. Since engineering applications of reinforced composites necessitate their fracture mechanic characterization, work is in progress to investigate the fracture and related failure behavior. An approach which predicts the tensile strength was perpormed in the tensile test. The main goal of this work is to study the effect of temperature on the result of tensile test with respect to GF/PE composite. The tensile strength and failure mechanisms of GF/PE composites were investigated in the temperature range 60℃ to -50℃. The tensile strength increased as the fiber volume fraction ratio increased. The tensile strength showed the maximum at -50℃, and it tended to decrease as the temperature increased from -50℃. The major failure mechanism was classified into the fiber matrix debonding, the fiber pull-out, the delamination and the matrix deformation.

섬유함유율이 0%, 20% 그리고 30%인 단섬유 GF/PP 복합재료를 사용하여 80℃, 50℃ 그리고 실온에서 인장시험을 통하여 온도의 변화에 대한 파괴강도의 거동을 고찰한 결과는 다음과 같다. 1) 유리섬유로 강화하지 않은 순수 PP보다 유리섬유로 강화한 복합재료의 인장강도가 높게 나타났으며 섬유함유율이 증가할수록 그 값은 높게 나타났다. 2) 동일한 섬유함유율을 가지는 GF/PP 복합재료의 온도변화에 따른 인장강도는 실온의 경우가 가장 높게 나타나고 고온으로 갈수록 그 값이 낮게 나타났다. 3) GF/PP 복합재료의 파괴기구는 온도의 변화에 따라 매트릭스의 변형이 나타났으며 섬유의 풀아웃, 섬유와 매트릭스 사이의 디본딩을 관찰할 수 있었으며, 이와 같은 파괴기구가 종합적으로 상호작용한다고 생각된다.

AI-2.5wt%Li 합금을 시효처리하여 시효거동과 인장성질에 미치는 δ' 상의 영향을 조사하였다. δ' 상의 입자 반경은 시효 시간의 1/3승에 비례하여 조대화하였다. δ' 상과 기지상과의 계면에너지는 0.0073 J/m2, 확산계수는 1.42cm2/sec, 초대화 거동은 MLSW이론에 부합됨을 알 수 있었다. 미세하고 균일하게 분포한 δ'상은 전반적으로 인장강도의 상승을 가져왔으며, 평형상인 δ상의 석출과 이로 인한 무석출물대의 존재로 과시효시 강도가 감소하였다. 인장변형시 전위는 초전위로 아시효와 피크시효시에는 δ'상을 전단하지만 과시효시에는 δ'상을 전단하지 못하고 우회하여 전위루우프를 형성한다.

급냉응고법을 이용하여 고용한도 이상으로 Mn량을 첨가할 때 Mn량에 따른 인장특성의 변화와 시효특성을 조사하였다. 원심분무법으로 AI-4.7%Zn-2.5%Mg-0.2%Zr합금에 Mn량을 각기 달리 첨가한 급냉응고 분말을 제조 하였다. 이 분말을 냉간압축, 진공 탈가스처리를 한 후 15:1로 압출하여 봉상 시편을 만들었다. 분말의 미세조직은 α-AI수지상과 수지상간 편석부로 이루어져 있으며 Mn첨가에 따라 조직의 변화는 관찰되지 않았다. 빠른 냉각속도로 인하여 2.0%Mn을 첨가한 경우에도 초정 Mn상을 발견할 수 없었다. 압출재의 미세조직은 아결정립으로 이루어져 있으며 약간의 제2상들이 관찰되었다. 대부분의 Mn 분산상은 압출후 용체화처리 과정에서 형성되었으며 시효경화량은 Mn양에 관계없이 일정하였다. 460˚C에서 1시간 용체화처리하고 120˚C에서 24시간 시효처리한 경우 최대의 시효경도값을 나타내었다. 인장강도는 Mn첨가량에 따라 증가 하였는데 이것은 Mn분산상의 밀도증가에 의한 것으로 확인되었다. 2.0%Mn을 첨가한 합금의 시효후 인장강도는 590MPa, 연산율은 4%를 보였다.

The study was conducted to evaluate reliability of the longitudinal tensile properties of unidirectional carbon fiber reinforced composites. Two kinds of carbon fiber reinforced composites laminates were tested in order to examine the factors of variability and have the information concerning reliability improvement. Temperature dependence of the strength and its variability were investigated by means of testing at two kinds of temperatures. Statistical distributions of the respective mechanical properties were obtained from the tensile tests. As a result, strength of composites was directly proportional to the ultimate strain and was not proportional to the elastic modulus. The fracture behavior in bending of notched plate was studied for a composite material. The uniform bending tests of notched plates have been carried out for a wide range of notch radii. The experiment shows that the nominal stress at failure decreased with decreasing notch radius and it approaches a constant value when the notch radius is less than about 0.3mm. The critical maximum stress is governed by notch root radius alone in the case of a constant thickness of specimen.