Fatigue crack growth retardation of 304 L stainless steel is studied using a neutron diffraction method. Three orthogonal strain components(crack growth, crack opening, and through-thickness direction) are measured in the vicinity of the crack tip along the crack propagation direction. The residual strain profiles (1) at the mid-thickness and (2) at the 1.5 mm away from the mid-thickness of the compact tension(CT) specimen are compared. Residual lattice strains at the 1.5 mm location are slightly higher than at the mid-thickness. The CT specimen is deformed in situ under applied loads, thereby providing evolution of the internal stress fields around the crack tip. A tensile overload results in an increased magnitude of the compressive residual stress field. In the crack growth retardation, it is found that the stresses are dispersed in the crack-wake region, where the highest compressive residual stresses are measured. Our neutron diffraction mapping results reveal that the dominant mechanism is by interrupting the transfer of stress concentration at the crack tip.

Fatigue crack growth rate tests were conducted as a function of temperature, dissolved hydrogen (DH) level, and frequency in a simulated PWR environment. Fatigue crack growth rates increased slightly with increasing temperature in air. However, the fatigue crack growth rate did not change with increasing temperature in PWR water conditions. The DH levels did not affect the measured crack growth rate under the given test conditions. At 316 oC, oxides were observed on the fatigue crack surface, where the size of the oxide particles was about 0.2 μm at 5 ppb. Fatigue crack growth rate increased slightly with decreasing frequency within the frequency range of 0.1 Hz and 10 Hz in PWR water conditions; however, crack growth rate increased considerably at 0.01 Hz. The decrease of the fatigue crack growth rate in PWR water condition is attributed to crack closure resulting from the formation of oxides near the crack tips at a rather fast loading frequency of 10 Hz.

본 연구에서는 모드 I의 변동진폭하중 하에서 평판의 두께관통 균열성장을 예측하고 예측결과를 실험을 통해 검증하였 다. 균열성장 모델을 위해 과하중으로 인한 균열가속과 지연효과를 고려하는 Huang의 모델식을 이용하였다. 실험적 검증 을 위해 Al6016-T6 평판 균열을 제작하여 변동하중을 부여하고 균열길이를 일정 주기로 육안 측정하였다. 측정데이터로부 터 모델 변수를 추정하기 위해 베이지안 접근법에 기반한 파티클 필터 방법을 이용하였고, 이를 통해 위험크기까지의 미래 거동 및 잔존수명을 확률적으로 예측하였으며, 이를 실제 실험한 결과와 비교하였다. 그 결과 변동하중에 의한 균열지연이 잘 예측됨을 확인하였고, 측정 데이터가 증가할수록 예측된 중앙값(median)이 실제와 점점 더 일치하였다.

Sheet aluminum alloys have been used in manufacturing of machine structures. In fatigue crack propagation behavior of thin sheet aluminum alloys, it is important that fatigue crack growth rate is affected by crack closure phenomenon. In this work, we analyzed the characteristics of fatigue crack propagation behavior in experiment of constant stress condition for thin sheet Al 2024-T3 alloys, and identified the retardation behavior of crack growth by comparing experimental results of thin and thick plate specimen. We attempt to operate the fatigue life estimating process using the fatigue related material constants from referred fatigue crack propagation analysis. And we analyzed the experimental and prediction results of fatigue life of thin sheet aluminum alloy in order to identify the relation between retardation behavior of fatigue crack growth and crack closure phenomenon.

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.

GFRP복합재료의 피로거동은 하중형식, 재질 및 섬유의 강화구조, 환경적인 인자들의 영향을 크게 받는것으로 알려져 있다. 본 연구에서는GFRP의 피로거동에 미치는 증류수 흡습의 영향을 알아보기 위해 chopped strand glass mat강화 불포화 polyester수지 복합재료의피로특성을 조사하였다. 피로균열은 건조재와 흡습재 모두 피로 cycle초기에 발생하며 그 후 균열성장이 점차 둔화되는 영역과 가속되는 영역으로 나뉘어졌다. 또한 증류수의 흡습은 섬유와 기지재 사이의 결합력을 저하시키며 그로 인해 균영성장방향에 수직인곳에서의 fiber pull-out 발생과 균열성장방향에 있는 섬유들에서의 debonding이 증가하여 피로강도가 저하하였다.

본 연구에서는 보수 모르타르와 직접 혼합 가능한 결정성장형 자기치유 고상캡슐을 제조하였으며, 자기치유 고상캡슐이 혼합된 보수 모르타르의 품질 및 균열 치유 성능 특성을 평가하였다. 자기치유 고상캡슐을 혼합한 보수 모르타르의 테이블 플로우 및 공기량 평가 결과 혼합율에 관계없이 테이블 플로우 및 공기량은 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 압축강도는 캡슐 혼합율이 증가할수록 강도가 감소하는 경향이 나타났다. 정수위 투수시험에 따른 균열 치유 특성 평가 결과 초기 투수량이 감소하는 결과가 나타났으며, 시간 경과에 따라 반응 생성물 발생하여 균열이 치유되는 것을 확인 할 수 있었다.

본 연구는 균열이 발생한 R/C보를 탄소섬유시트(Carbon fiber sheet)로 보수했을 경우 시트의 박락과 균열의 확대 및 성장 메커니즘을 조사한 것이다. 실험변수는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등이다. 실험에서, 보의 파괴는 전단력 급변에 의한 재하점 직하부의 단차박리의 발전과 전파로 시작됨이 확인되었지만, 파괴기구는 하중형식, 재하속도, 사전균열 유무 등에 영향을 받지 않았다. 특히, 사전균열을 갖는 보의 경우, 균열의 성장은 재하점 직하의 특정한 균열에 집중되고, 이 균열의 확장에 의한 탈착이 보의 파괴를 이끌었다.