본 논문에서는 축방향 인장 부재의 균열거동과 철근콘크리트 부재의 인장강화현상을 고려하기 위한 새로운 해석적 기법을 제시하였다 균열 후 거동 규명을 위하여 부착응력-슬립의 관계나 부탁 응력의 분포를 가정하는 기존의 해석방법과는 달리, 철근과 콘크리트의 변형률 분포 함수를 다항식으로 가정하여, 이를 바탕으로 일축 인장부재의 균열 해석 기법을 구성하였다. 제시한 균열 해석모델은 기존의 해석기법과 비교하여, 철근콘크리트 구조물의 유한요소해석을 위한 균열 후의 평균 응력-변형률 관계를 정의하거나, 부재의 길이방향으로 철근과 콘크리트가 분담하는 하중 및 슬립량 산정시 매우 효율적이다. 제안된 모델을 이용하여 얻어진 균열하중과 보강철근의 신장률 값을 다른 해석기법 및 실험값과 비교한 결과 만족할만한 정확도를 보여주었다.

포장유지관리시스템에 있어서 포장표면 정보는 가장 중요한 인자 중의 하나이다. 따라서 일찍부터 선진국들은 자국의 현실에 알맞은 포장표면 조사장비와 프로그램을 개발하여 사용하고 있다. 국내의 경우 고가의 외국장비와 프로그램을 수입하여 사용하고 있으나 많은 문제점으로 인해 국산 장비와 포장표면 분석 프로그램 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 아스팔트 포장표면 분석 프로그램 개발을 위한 선행연구이다. 본 연구의 초점은 이미지프로세싱 기술을 이용한 포장표면 분석 원리를 규명하고 포장이미지의 특성 및 포장이미지의 노이즈를 효과적으로 제거하기 위한 알고리즘을 실험하는 것이다. ARAN(Automatic Road Analyser)의 균열맵을 분석 샘플로 이용하였으며, 포장이미지의 통계적인 특성, 히스토그램, FFT(Fast Fourier Transform)영상을 분석하여 일반적인 이미지에 비해 노이즈와 고주파 성분이 많고, 배경과 균열 분리가 어려운 특성을 규명하였다. 또한 노이즈 제거를 위해 다양한 필터를 적용하여 실험한 결과 마스크 크기가 3X3인 중간값 필터가 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다.

포장유지관리시스템에 있어서 포장표면 정보는 가장 중요한 인자 중의 하나이다. 따라서 일찍부터 선진국들은 자국의 현실에 알맞은 포장표면 조사장비와 프로그램을 개발하여 사용하고 있다. 국내의 경우 고가의 외국장비와 프로그램을 수입하여 사용하고 있으나 많은 문제점으로 인해 국산 장비와 포장표면 분석 프로그램 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 아스팔트 포장표면 분석 프로그램 개발을 위한 선행연구이다. 본 연구의 초점은 이미지프로세싱 기술을 이용한 포장표면 분석 원리를 규명하고 포장이미지의 특성 및 포장이미지의 노이즈를 효과적으로 제거하기 위한 알고리즘을 실험하는 것이다. ARAN(Automatic Road Analyser)의 균열맵을 분석 샘플로 이용하였으며, 포장이미지의 통계적인 특성, 히스토그램, FFT(Fast Fourier Transform)영상을 분석하여 일반적인 이미지에 비해 노이즈와 고주파 성분이 많고, 배경과 균열 분리가 어려운 특성을 규명하였다. 또한 노이즈 제거를 위해 다양한 필터를 적용하여 실험한 결과 마스크 크기가 3X3인 중간값 필터가 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다.

본 연구에서는 균열의 특이성과 불연속성을 Element-Free Galerkin(EFG) 법에 반영하기 위해 특이기저함수를 포함하는 확장항을 기존의 EFG 근사함수에 추가하고 균열면을 가로지르는 형상함수 구성시 불연속함수를 적용한 향상된 EFG 균열해석기법을 제안하였다. 기존의 EFG법이 균열선단주변의 특이응력장을 표현하기 위해 상당한 절점추가를 필요로 하지만 본 연구에서 제안한 기법은 절점의 추가나 해석모형의 수정이 필요 없다. 또한, 기존의 확장근사함수를 사용하는 EFG법이 계방정식의 크기를 상당히 증가시키는데 반해, 개선된 EFG 균열해석기법은 확장근사함수를 적용범위를 국소영역으로 제한하여 계방정식의 크기증가를 최소화하고서도 정도 높은 수치해를 얻었다. 수치예제는 제안된 기법의 향상된 면모와 효율성을 검증하여 준다.

탄성 반도체 칩과 점탄성 접착제층의 계면에 존재하는 모서리 균열에 대한 응력확대계수를 조사하였다. 이러한 균열들은 자유 경계면 부근에 존재하는 응력 특이성으로 인해 발생할 수 있다. 계면 응력상태를 해석하기 위해서 시간 영역 경계요소법이 사용되었다. 작은 크기의 모서리 균열에 대한 응력확대계수가 계산되었다. 점탄성 이완으로 인해 응력확대계수의 크기는 시간이 경과함에 따라 작아진다.

The objective of this work is to develop the capability to analyze accurately the mixed-mode propagation of a crack in composite structures with elastic orthotropic material stiffness properties and anisotropic material strength characteristics. We employ the normal stress ratio theory to predict the direction of crack extension. It is shown that the angle of crack extension can be altered by the use of second order term in the series expansion is important for the accurate determination of crack growth direction.

본 논문에서는 element-free Galerkin(EFG) 방법에 기반한 적응적 정적균열진전해석기법을 제시하였다. 균열진전 매단계마다 적응적해석을 수행함으로써 전체 해석의 일관성과 정밀성을 동시에 확보할 수 있었다. 균열진전과정에 있어서의 적응적해석은 산정된 오차지표에 따라 적분을 위한 격자구조에 따라 절점을 추가하고 소거하는 과정을 통해 구현되었다. 이 때 사용된 오차지표는 원 EFG해석결과 얻어진 응력과 절점응력을 다시 투영한 응력의 차에 의해 얻어졌다. 제안된 해석기법의 타당성과 효용성을 수치예제에 의해 검증하였다. 그 결과 제안된 해석기법이 균열진전해석시 효율적으로 적용될 수 있음을 보였다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 ($r^2=0.95$이상) 나타났다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 (r2=0.95이상) 나타났다.

Cavitation can occur in pipes when liquid is moving at high velocity, especially at pittings where the smooth bore of the pipe is interrupted. The effect is usually to produce pitting on the downstream side of the turbulence. However, stress corrosion cracking behavior under cavitation erosion-corrosion was neatly unknown. In this study, therefore, some were investigated of stress corrosion cracking behavior, others were stress corrosion cracking behavior under cavitation erosion-corrosion of water injection. And datas obtained as the results of experiment were compared between the two. Mainresult obtained are as follows: 1) Stress corrosion cracking growth rate of heat affected zone under cavitation erosion-corrosion becomes most rapid, and stress intensity factor K1becomes most high. 2) Stress corrosion cracking growth mechanism by cavitation erosion-corrosion is judgement on the strength of the film rupture model and the tunnel model. 3) The range of potential as passivation of heat affected zone is less noble than that of base metal, and that value is smaller. 4) Corrosion potential under cavitation erosion-corrosion in loaded stress is less noble than that of stress corrosion, and corrosion current density is higher.

The effect of fluid flow on corrosion and erosion-corrosion of metal is a well-recognized phenomenon in pipelines and machinery equipment, and so on. Not only are fluid hydrodynamics important, but also the corrosiveness of the process or production stream affects the corrosion system. Recent research demonstrates that it is possible to erosion-corrosion(E/C) phenomena in terms of hydrodynamics, electrochemical corrosion kinetics and film growth/removal phenomena. Stress corrosion cracking behavior under cavitation erosion-corrosion of mild steel(SS41) was investigated of base metal and weldment under loaded stress. Main result obtained are as follows : 1) The cavitation erosion sensitivity of base metal affected weight loss is more susceptive than heat affected zone, 2) The corrosion sensitivity affected weight loss of welding heat cycle is less susceptive on stress corrosion under cavitation erosion-corrosion than stress corrosion.

샤피 V-노치 충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중을 이용하여 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성(KIa)을 예측할 수 있는 방법을 모색하고 그 타당성을 고찰하였다. 샤피충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중값의 변화는 특성온도로 보정된 지수함수의 형태로 잘 표현될 수 있었다. 특성온도 TPa=2kN은 실험적인 무연성천이온도(TNDT) 및 T41 J과 높은 상관성을 나타냈으며, 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성을 표현하는 새로운 특성온도로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 균열정지하중값의 변화는 파면으로부터 측정된 안정균열길이의 변화와 매우 높은 상관성을 나타내었다. 따라서 무딘 노치를 갖는 시편에 대한 계장화샤피충격시험을 통하여 균열정지하중 및 안정균열길이를 측정하믈써 비교적 정확하게 원자로압력용기강에 대한 하한값의 파괴인성치(KIa)를 평가하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

화력발전설비의 주요 손상 요인 중의 하나인 응력부식 균열 성장에 대한 확률론적 잔존 수명평가에 대하여 연구하였으며, 손상해석 및 수명평가에 확률해석 기법을 도입한 확률론적 수명평가 프로그램을 개발하였다. 확률론적 수명평가는 재료물성치, 형상, 하중조건, 운전조건 등과 같은 불확실성과 변동 가능성을 고려하여 해석을 수행하며, 일정 시간 운전후 구조물의 손상이 일어날 확률을 예측하는 것이다. 응력부식 균열 성장에 대한 확률론적 잔존 수명평가 연구를 통하여 확률론적 수명평가 기술의 기반을 구축하였으며, 다른 손상기구에 대한 확률론적 수명평가를 수행하여 발전설비에 발생하는 모든 손상에 대하여 확률론적 수명평가가 가능하도록 확대할 계획이다.

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

선형탄성 파괴해석은 균열을 갖는 변형률 경화재료의 파괴거동을 예측하는데 불충분하기 때문에 최근에는 균열 선단 부에서 대규모 소성 역을 갖는 균열 체에 적용할 수 있는 많은 파괴역학개념이 제안되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 대규모항복 조건하의 연성파괴를 보이는 평판을 정확하게 해석할 수 있는 새로운 유한요소모델을 제시하고자 한다. 균열 선단 부의 응력 장을 정의하는데 가장 지배적인 파괴매개변수인 J-적분 값과 소성 역의 크기 및 형상을 J-적분법과 등가영역적분법을 통해 파괴거동을 설명할 수 있도록 증분소성이론에 기초를 둔 p-version 유한요소해석이 채택되었다. 제안된 유한요소모델에 의한 수치해석결과는 이론 해와 h-version 유한요소해석과 비교되었다.