도로측구는 도로 노면배수 기능 및 도로포장 양단면에 구조적 지지력을 제공하고, 주행차로로부터 분리된 공간을 확보함으로써 차량이 도보로 침입하는 것을 방지하여 안전성 확보를 하는 기능을 가지고 있다. 하지만, 도로측구는 예상치 못한 차량하중 재하 및 극심한 환경 및 기후조건 등의 영향으로 손상을 입는 경우가 많으며, 특히 측구 시공 시 기존면 처리 미숙으로 인한 반사균열이 발생하는 사례가 많다. 본 연구에서는, 도로측구 반사균열 저감을 위해서 합성 분리막의 적용성을 실내, 수치해석, 현장실험을 통해 평가하였으며, 평가결과 도로측구 시공 및 유지보수에 효율성이 있을 것으로 판단된다.

Engine components subjected to cyclic thermal and mechanical loads may experience low-cycle or high-cycle fatigue failures. In particular, both of these failures can easily occur in aluminum cylinder heads, which are exposed to high temperatures and combustion pressures. Predicting the fatigue characteristics of the cylinder head are very important in the design stage of engine development. In this study, a finite element analysis was performed to predict the low-cycle thermal fatigue around exhaust ports of the cylinder head. Temperature distributions are obtained through the heat transfer analysis considering thermal cyclic test. The analysis result involves large plastic deformations, indicating compressive stresses at high temperatures and subsequently turn into tensile stresses at cold conditions. And the results showed that the critical regions such as exhaust port with large plastic strains coincided well with crack locations from thermal cyclic test. Next, design changes were made to the critical areas of the exhaust ports, and the results showed that the durability was improved by about 60% over the initial model and there were no problems in the thermal fatigue test.

최근 국내에서 토목 및 건축구조물의 노후화 및 성능저하에 따른 사회적인 우려가 발생하고 있다. 일반적으로 노후 구조물의 보수보강 방법으로는 외부 부착공법이 가장 많이 사용되고 있으며 시공 용이성을 위하여 GFRP나 CFRP Sheet나 Plate를 활용한 부착 보강방법이 활발히 적용되고 있다. 그러나 이들 방법은 온도에 취약하며 탄소섬유의 경우 경제성이 낮다는 우려가 발생한다. 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 상대적으로 우수한 현무암 섬유(BFRP)를 활용하여 온도변화 및 콘크리트 표면 내 균열발생에 따른 BFRP-콘크리트의 인장 부착성능 및 파괴 패턴을 실험적으로 평가하였다. 그 결과 구조물의 온도가 상승함에 따라 BFRP-콘크리트 계면의 부착성능은 약 30%정도 감소하는 것으로 나타났으며 내열성 수지를 사용한 보강재의 경우 일반 함침용 에폭시 수지보다 부착성능이 다소 우수한 것으로 평가되었다. 콘크리트 표면 내 균열 발생된 경우 균열의 폭이 증가함에 따라 부착 성능은 약 20%씩 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 균열보수제로 보강 후 계면에서의 부착성능의 경우, 보강 전 대비 약 30% 정도의 개선효과를 나타내었다.

본 논문에서는 접착영역 모델을 이용하여 2상 리튬이온 충전 시 실리콘 음극 전극의 균열진전 해석을 수행하였다. 리튬화 실리콘은 결정질 실리콘에 비해 부피가 약 3배 이상 크므로 리튬이온 충전 시 외각의 리튬화 실리콘에 매우 큰 압축력이 작용하여 압축항복이 발생한다. 리튬이온 충전 시 외각의 리튬화 실리콘은 압축항복 후에 내부의 결정질 실리콘이 리튬화 실리콘으로 상 변이하면서 발생하는 부피 팽창으로 인해 인장력이 작용한다. 이러한 인장력으로 인해 발생하는 균열진전을 접착영역 모델을 이용하여 모사하였다. 사용한 접착영역 모델은 PPR 포텐셜 기반 접착영역 모델로 하나의 포텐셜을 사용하여 복합모드에 대해서도 에너지 소산에 일관성을 지니고 있다. 유한요소 수치해석 모델로 2상 리튬이온 충전 시 모서리 균열진전을 모사한 결과가 실제 실험결과와 일치함을 확인하였고, 균열 팁에서의 최대 인장응력의 각도를 분석하여 실제 실험처럼 균열진전 방향이 회전할 것을 예측할 수 있었다.

This study discussed the effects of inclined interface location to apply the design of inclined interface of composite materials subjected to shear loading. The fracture parameters are analyzed by finite element method of ANSYS. As a results, If in case of the angle of inclination is 45 degrees, inclined interface is longer and the crack tip is closer, the less the crack suppression effect. If the inclined interface location is a more than twice the length of the inclined interface, the effect of suppressing crack propagation are constant regardless of the location. In case of the inclined interface is longer and the crack tip is closer, the cause of increase of energy release rate is a due to the increase of shear stress. If in case of the angle of inclination is 90 degrees, inclined interface is closer to the crack tip, the better the crack suppression effect. If the inclined interface location is a less than twice the length of the inclined interface, the effect of suppressing crack propagation are dominant. And if the inclined interface location is a more than twice the length of the inclined interface, crack suppression effect is gradually reduced.

본 논문은 균열선단 그리드 세분화기법을 소개하고 자연요소법을 이용한 균열해석에 이 기법을 적용함으로서 그 유효성을 고찰하였다. 유한요소법에 있어서의 국부적 h-세분화와 같이 높은 응력 특이성을 보이는 균열선단 주위를 따라 자연요소법 그리드를 국부적으로 세분화하였다. 본 논문에서 소개되는 그리드 세분화기법은 2단계로 구성되며, 1단계에서는 그리드 점들이 추가되고 2단계에서는 균열선단 절점을 공유하는 델라우니 삼각형들이 나뉘게 된다. 제안하는 그리드 세분화기법의 타당성과 균열해석에서의 유효성을 입증하기 위해 대칭 엣지 균열을 갖는 평면 변형률 상태의 사각 평판을 해석하였다. 수치해석 결과의 상대비교를 위해 균일한 자연요소 그리드를 이용한 균열해석도 수행하였으며, 균열선단이 세분화된 그리드는 균일한 그리드와는 달리 이론해와 조밀한 그리드와 유사한 균열선단 응력분포를 나타내었다. 또한, 총 그리드 절점수에 대한 해석결과의 전역 상대오차에서도 세분화된 그리드가 균일한 그리드에 비해 높은 수렴율 나타내었다.