상태 기반 페리다이나믹 모델은 일반적인 재료 구성 모델을 구현할 수 있고 비국부 영역 내에서 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형을 모두 표현할 수 있다. 따라서 상태 기반 모델은 복잡한 동적 취성 파괴 현상(분기균열, 2차 균열, 계단균열, 균열 유착 등)을 해석하는데 유용하다. 본 논문에서는 평면응력 탄성체에 대해 2차원 상태 기반 페리다이나믹 모델을 적용하고 에너지해방율과 페리다이나믹 에너지 포텐셜로부터 손상 모델을 구성하였다. 페리다이나믹 파괴 해석 모델을 통해 취성 유리 재료에 대해 균열 면에 평행한 압축 응력파가 균열 분기 패턴에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험을 통해 관찰된 동적 균열 진전 및 분기 패턴에 대한 주요 특성들이 페리다이나믹 해석을 통해 확인되었다. 또한 강한 인장 하중 하의 계단균열과 이차균열 등이 상태 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 통해 잘 모사가 되는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다.

본 연구는 탄성균열문제를 신속하고 정확하게 해석할 수 있는 새로운 개념의 그리드(grid) 없는 유한차분법을 제시한다. 이동최소제곱법을 이용한 Taylor 전개식 구성을 통해 직접적인 미분계산 없이 근사함수와 그 미분을 손쉽게 계산한다. 그리드로 인한 절점 간의 종속성이 없어 해석영역 내의 불연속면 모델링이 용이하여 차분식 구성시 균열로 인한 불연속 효과를 고려하는 과정도 자연스럽다. 유한차분법에 근간을 두고 있어 지배 미분방정식을 직접 이산화하기 때문에 수치적분이 필요한 수치기법에 비해 계산속도도 빠르다. 모드 I과 모드 II 균열문제 해석을 통해 본 해석기법이 정확하고 효율적으로 응력확대계수를 계산할 수 있음을 보였다.

원환균열과 원주균열을 지닌 축대칭 선형 점탄성 중실축과 중공축이 외력을 받을 때 파괴역학 변수로서 응력확대계수, 에너지방출률 그리고 균열개구변위의 수치해를 유한요소해법을 이용하여 구한다. 균열선단에서는 응력의 특이성을 지닌 1/4절점 삼각형 특이요소가 사용된다. 또한 수치해를 비교 검증하기 위해 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 선형파괴역학의 탄성해들로부터 점탄성 이론해가 유도 제시된다. 해석에 사용되는 점탄성 물성은 체적변형은 탄성적이고 전단변형은 표준선형고체처럼 거동한다고 가정한다. 제시된 수치해법과 이론해는 축대칭 점탄성 거동 연구에 중요한 자료가 된다.

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.

탄성 섬유와 점탄성 기지로 구성된 2차원의 단일방향 복합재료에서 발생하는 계면 응력 특이성을 시간영역 경계요소법을 사용하여 조사하였다. 먼저, 아무런 균열없이 섬유와 기지가 완전하게 결합되어 있는 단일방향 복합재료에 횡방향 인장변형이 작용할때 자유경계면 부근에 나타나는 계면 특이응력들을 조사하였다. 그러한 응력들은 섬유와 기지의 결합분리나 계면 모서리 균열을 야기 시킬수 있다. 다음에, 여러가지 크기의 모서리 균열들에 대한 응력확대계수가 계산되었다.

이 논문에서는 탄성-점탄성 복합재료의 공유면에 존재하는 계면균열에 대한 해석방법을 제시하고 있다. 먼저 탄성-점탄성 대응원리를 이용하여 탄성해석식으로부터 응력확대계수에 대한 식을 유도하였다. 다음으로 시간영역 경계요소법을 이용하여 균열선단에서의 응력을 계산한 다음 응력확대계수의 값을 구하였다. 수치해석의 결과는 본 논문의 정확성과 응용가능성을 보여준다.

이차원 선형탄성파괴역학 문제에서 인장모우드 상태의 응력확대계수를 명료하게 산정할 수 있는 독립적 적분경로에 근거를 둔 새로운 J-적분 균열모델이 제안되었다. 이 방법은 p-수렴 개념에 기초를 두며 기존의 유한요소 컴퓨터코드에 쉽게 적용할 수 있다. 본 연구에서는 균열선단에서의 응력상태가 조사되었으며, 균열선단으로부터 떨어진 정규거리로 표현되는 서로 다른 적분경로에 따라 J-적분치가 유한요소해석시 Rice의 이론처럼 경로에 독립적인 해를 얻을 수 있는지 분석되었다. 세가지 수치예제인 중앙균열판, 일변균열판과 양변균열판과 양변균열판의 p-수렴 해석결과가 종래의 h-수렴법에 의한 해석결과와 비교되었으며, 또한 이 결과는 제안된 방법의 정확성과 수치적 안정성을 보여주고 있다.

This paper presents the surface-wave based non-destructive evaluation on crack repairing performance in concrete. Concrete specimens with different crack depths and identical compositions were prepared for surface wave transmission experiments. Cracked concrete specimens were perfectly repaired through epoxy injections, and recovery of transmission coefficients and spectral energy were confirmed in process of crack repairing. Additionally, the effectiveness and feasibility of spectral energy based assessment techniques for the evaluation of crack in concrete is also investigated.

본 연구에서는 기존의 균열보수 주입공법의 문제점을 해결하기 위하여 일반포트와는 다르게 중앙부에 높은 압력을 견딜 수 있도록 저장관의 재질은 고탄성 라텍스를 사용하였으며, 균열부위에 보수용액을 주입시 콘크리트 균열 내부에 존재하고 있는 공기가 배출될 수 있도록 TPS 공법을 개발 하였다. 또한 보수용액의 역류를 차단하는 밸브를 주입구에 설치한 새로운 주입식 포트를 개발하고 이에 대한 물리적 특성을 분석하였다. 분석 결과, 기존 주사기 공법에 비해 보수용액 주입속도가 향상되고, 시험조건에서 균열부위가 완전히 충전되는 것을 알 수 있었다. 보수 후의 품질은 압축강도 및 인장강도의 경우 주사기 공법 적용시에는 보수 후 약 20% 정도 저하하는 것으로 나타났고, TPS 공법 은 보수 후 강도가 오히려 약 2~7% 증가하는 경향으로 나타났다. 본 연구 결과를 통하여 탄성저장관을 사용한 주입식 포트 공법은 기존의 주사기 공법과 비교하여 주입성능 및 보수 후 품질이 증가하는 것을 알 수 있었고, 이를 활용하여 실구조물 적용 및 상용화를 위한 기반 자료로서 활용하고자 한다.

In this study, impact elastic-wave method was performed at the bottom surface of RC slab cut from an existing highway bridges to survey the horizontal cracks. Before measurements by impact elastic-wave method, impact response analysis was applied to determine optimal steel ball diameter, distance between impact point and receiving point of elastic-wave. Efficiency of analysis-aided impact elastic-wave method was confirmed by drilling and observing the interior of the RC slab by stick scanner. Evaluation results by this method agreed well with results of visual inspection. Thus, validity of the analysis-aided impact elastic-wave method on detection of horizontal cracks in RC slabs of highway bridges was demonstrated.