탄소섬유직물/에폭시 복합재의 혼합모우드 층간파괴 거동

윤성호(Sung-Ho Yoon),허광수(Kwang-Soo Heo),오진오(Jin-Oh Oh) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.1

MMF 시험을 적용하여 혼합모우드 비율을 20%~90%의 범위 내에서 변화시키면서 탄소섬유직물/에폭시 복합재의 혼합모우드 층간파괴 거동을 조사하였다. 혼합모우드 층간파괴 거동을 예측하기 위해 NL점과 5% offset점에 근거한 혼합모우드 층간파괴 결정식을 제시하였다. 파단면 양상과 균열진전 거동은 이동식 현미경과 전자현미경을 통해 조사하였다. 연구결과에 따르면 혼합모우드 층간파괴 거동은 NL점에 근거한 경우 매개변수 m=1.5와 n=0.5, 5% offset점에 근거한 경우 매개변수 m=2와 n=3인 혼합모우드 충간파괴 결정식에 의해 잘 예측되어진다. 파단면 양상과 균열진전 거동은 혼합모우드 비율에 매우 민감하게 변하며 MMF 시험은 혼합모우드 층간파괴인성의 평가에 성공적으로 적용됨을 알 수 있었다. Mixed mode interlaminar fracture behaviors of carbon fabric/epoxy composites were investigated through MMF (Mixed Mode Flexural) test by varying mixed mode ratio ranging from 20% to 90%. Mixed mode interlaminar fracture criteria based on NL point and 5% offset point were also suggested in order to predict mixed mode interlaminar fracture behaviors. Fracture surfaces and crack propagating behaviors were examined through a travelling scope and a scanning electron microscope. According to the results, mixed mode interlaminar fracture behaviors can be predicted by mixed mode interiaminar fracture criterion with m=1.5 and n=0.5 on the basis of NL point or mixed mode interlaminar fracture criterion with m=2 and n=3 on the basis of 5% offset point. Fracture surfaces and crack propagating behaviors are sensitive to mixed mode ratios. MMF test can be successfully applicable in evaluating mixed mode interiaminar fracture toughness of carbon fabric/epoxy composites.

동적거동에 기초한 약진지역 철골뼈대구조물의 내진설계

국승규 한국지진공학회 2001 한국지진공학회논문집 Vol.5 No.2

구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.

거친표면 GFRP 보강근의 쪼갬부착파괴강도 및 거동 고찰

문도영,Moon. Do-Young 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.2

본 연구는 거친 표면을 갖는 GFRP 보강근의 쪼갬에 의한 부착파괴 거동과 파괴강도를 인발실험을 통해 규명하였다. 실험변수로서, 보강근의 직경, 콘크리트 피복 및 콘크리트 압축강도에 대하여 실험을 수행하였으며, 동일한 변수에 대하여 5개의 실험 결과를 평균하여 실험에 대한 오차를 최소화 하였다. 또한 쪼갬에 의한 부착파괴거동을 인발력과 변위결과로부터 고찰하였다. 쪼갬부착파괴강도 결과는 여러 연구자가 제안한 이형철근 및 FRP 보강근의 쪼갬부착파괴강도 평가모델식과 비교하였다. 분석결과, 거친표면을 갖는 GFRP 보강근의 쪼갬부착파괴강도는 Harajli 등(1995)이 제안한 모델을 이용하여 가장 근사하게 평가할 수 있는 것으로 나타났다. In this experimental study, bond splitting strength and behavior were evaluated through pull-out tests. The tests were conducted on a GFRP rebar with roughened surface which was produced by Canadian manufacturer. The used variables in this study were rebar diameter, cover depth and compressive strength of concrete. For each variable, five specimens were made and tested to obtain good results. The bond splitting behavior was investigated from the relationship of pull-out force and slip. The experimental bond splitting strength was compared with the predicted strength obtained from the equations presented by some researchers. The results of the comparison demonstrated that the strength could be predicted well by using the Harajli et al`s equation.

Slit형(形) 강판으로 보강(補强)한 철근콘크리트 보의 전단거동에 관한 실험연구

이춘호,심종석,권기혁,Lee, Choon-Ho,Shim, Jong-Seok,Kwon, Ki-Hyuk 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.4

RC beam of existing structures often encounter shear problems for various reasons. The shear failure of RC beam is sudden and brittle. Strengthening technique jacketing with external bonding of steel plates(or CFRP and CFS) with epoxy is many use to in practice. This study presents test results on strengthening shear deficient RC beams by external bonding of slit type steel plates. Test parameters are width, interval, length, thickness and angle of slit in steel plates. The purpose was to evaluate the reinforcing effects, failure modes and shear capacities for RC beams of strengthened with various slit type steel plates. The test result confirmed that all slit steel plates improved the stiffness and strength of the specimens significantly. Failure modes of SV series and SD series showed shear fractures and flexure fractures at ultimate state respectively. SD series were ductile rather than SV series. 기존 구조물의 RC 보는 전단내력이 부족한 경우가 빈번히 발생하며, RC 보의 전단파괴거동은 갑작스럽고 취성적이다. 자중의 증가를 줄이면서 전단성능을 향상시키는 보강방법으로 강판, 탄소 판 및 탄소섬유시트 등과 같은 보강재료를 사용하여 전단 내력이 부족한 기존 RC 보의 표면에 고성능 접착제로 부착하는 방법이 실무에서 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구는 보강재료로 강판을 사용하며, 보강재료의 형태는 Slit의 크기와 모양으로 다양하게 변화시키고 유닛화하였다. 총16개 실험체에 대하여 전단보강근의 유무, Slit의 형상, 강판두께 등을 변수로 한 실험을 통하여 Slit형 강판으로 전단보강한 RC보에 대한 보강효과, 파괴성상 및 전단내력을 비교 분석하였다. 실험결과 파괴모드는 수직형 Slit(SV시리즈)실험체는 전단파괴를 하였고, 경사형 Slit(SD시리즈)실험체는 휨파괴 양상을 나타내었다. SV시리즈 실험체는 사인장 균열발생과 동시에 Slit 강판이 콘크리트 표면을 물고 떨어지는 부착박리 파괴거동으로 콘크리트 조기파괴를 하였다. SD시리즈 실험체들은 Solid 강판을 부착한 실험체보다 다소 큰 강성과 전단내력을 나타냈다. RC 보의 휨거동을 연성적으로 유도하기위한 전단보강방법은 경사형 Slit 강판의 적용이 효율적이었다.

The study of fractural behavior of repaired composite

박상순,남욱,엄아향,김덕수,최기운,최경규 大韓齒科保存學會 2010 Restorative Dentistry & Endodontics Vol.35 No.6

Objectives: This study evaluated microtensile bond strength () and short-rod fracture toughness to explain fractural behavior of repaired composite restorations according to different surface treatments. Materials and Methods: Thirty composite blocks for test and sixty short-rod specimens for fracture toughness test were fabricated and were allocated to 3 groups according to the combination of surface treatment (none-treated, sand blasting, bur roughening). Each group was repaired immediately and 2 weeks later. Twenty-four hours later from repair, and fracture toughness test were conducted. Mean values analyzed with two-way ANOVA / Tukey's B test (= 0.05) and correlation analysis was done between and fracture toughness. FE-SEM was employed on fractured surface to examine the crack propagation. Results: The fresh composite resin showed higher than the aged composite resin (p < 0.001). Mechanically treated groups showed higher bond strength than non-mechanically treated groups except none-treated fresh group in (p < 0.05). The fracture toughness value of mechanically treated surface was higher than that of non-mechanically treated surface (p < 0.05). There was no correlation between fracture toughness and microtensile bond strength values. Specimens having high KIC showed toughening mechanism including crack deviation, microcracks and crack bridging in FE-SEM. Conclusions: Surface treatment by mechanical interlock is more important for effective composite repair, and the fracture toughness test could be used as an appropriate tool to examine the fractural behavior of the repaired composite with microtensile bond strength. 연구목적: 본 연구는 미세인장결합강도와 파괴인성을 통해 복합 레진 수복물의 수리 시기와 표면 처리 방법에 따른 파괴 거동을 알아보고자 시행되었다. 연구 재료 및 방법: Short rod 시편과 composite resin specimen block을 준비하여 표면 처리 방법에 따라 none-treated, sand blasting, bur roughening 군으로 나누고 이를 다시 즉시군과 2주 지연군으로 나누어 수리했다. 결과: 미세인장결합강도와 파괴인성을 측정한 결과, 두 실험 모두에서 즉시군이 지연군보다 높은 값을 보였다. 기계적 표면 처리군이 none-treated군보다 높은 값을 보였고, sand blasting과 bur roughening 사이에 유의한 차이는 없었다. 파괴인성과 미세인장결합강도는 상관 관계가 없었다. FE-SEM을 보아 수복물의 탈락은 균열 전도와 관계가 있는 것으로 보인다. 결론: 수리된 복합 레진의 파괴 거동 평가에는 파괴인성 실험이 적합하다.

반구형과 평탄형 선단 비상체의 충돌을 받는 콘크리트의 파괴특성

이상규,김규용,김홍섭,손민재,남정수 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.6

본 연구에서는 반구형과 평탄형의 비상체를 이용하여 일반콘크리트와 섬유보강콘크리트에 충격시험을 진행한 후 파괴깊이와 형 태, 파괴직경, 배면의 인장변형을 평가하였다. 선단면적이 작을수록 충격력의 집중에 의해 파괴깊이는 크고 표면파괴 직경은 작게 되는 것으로 확인되었다. 반면에 선단면적이 클수록 파괴깊이는 작지만 표면파괴직경은 크게 되었다. 일반콘크리트와 섬유보강 콘크리트에서 유사한 표 면파괴와 배면변형이 발생하였으나 인장변형의 크기는 일반콘크리트에 비해 섬유보강 콘크리트가 작은 것으로 나타났다. 또한, 비상체의 선 단형상에 따른 표면관입의 형태와 배면의 인장변형 사이에 직접적인 연관이 있는 것으로 사료된다. 따라서 콘크리트의 배면박리한계두께 예 측 시에는 표면관입깊이뿐만 아니라 배면의 변형거동 또한 고려할 필요성이 있을 것으로 사료된다. In this study, projectiles with 2 kinds of nose shape: spherical and flat were impacted into normal concrete and fiber reinforced concrete panels. The fracture depth and form, crater diameter, tensile strain at rear face were evaluated. It was confirmed that smaller projectile nose areas resulted in deeper penetrations associated with concentrated impact forces and small front-face crater diameters in impact test. Conversely, larger projectile nose areas resulted in shallower penetrations and larger front-face fracture diameters. Similar front-face failure and strain distribution relationships based on the projectile nose shape were observed for normal and fiber-reinforced concrete although the rear-face tensile strain and scabbing were significantly reduced by the fiber reinforcement. In addition, a direct relationship was confirmed between the penetration depth based on the projectile nose shape and the tensile strain on the rear face. Thus the impact strain behavior is required to predict the scabbing behavior with penetration depth.

Slit形 강판으로 補强한 철근콘크리트 보의 전단거동에 관한 실험연구

이춘호,심종석,권기혁 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.08 No.04

RC beam of existing structures often encounter shear problems for various reasons. The shear failure of RC beam is sudden and brittle. Strengthening technique jacketing with external bonding of steel plates(or CFRP and CFS) with epoxy is many use to in practice. This study presents test results on strengthening shear deficient RC beams by external bonding of slit type steel plates. Test parameters are width, interval, length, thickness and angle of slit in steel plates. The purpose was to evaluate the reinforcing effects, failure modes and shear capacities for RC beams of strengthened with various slit type steel plates. The test result confirmed that all slit steel plates improved the stiffness and strength of the specimens significantly. Failure modes of SV series and SD series showed shear fractures and flexure fractures at ultimate state respectively. SD series were ductile rather than SV series. 기존 구조물의 RC 보는 전단내력이 부족한 경우가 빈번히 발생하며, RC 보의 전단파괴거동은 갑작스럽고 취성적이다. 자중의 증가를 줄이면서 전단성능을 향상시키는 보강방법으로 강판, 탄소 판 및 탄소섬유시트 등과 같은 보강재료를 사용하여 전단내력이 부족한 기존 RC 보의 표면에 고 성능 접착제로 부착하는 방법이 실무에서 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구는 보강재료로 강판 을 사용하고, 보강재료의 형태를 Slit의 크기와 모양을 다양하게 변화시키고 유닛화하였다. 총16개 실험체에 대하여 전단보강근의 유무, Slit의 형상, 강판두께 등을 변수로 한 실험을 통하여 Slit형 강판으로 전단보강한 RC보에 대한 보강효과, 파괴성상 및 전단내력을 비교․분석한다. 실험결과 파괴모드는 수직형 Slit(SV시리즈)실험체는 전단파괴를 하였고, 경사형 Slit(SD시리즈)실험체는 휨파괴 양상을 나타내었다. SV시리즈 실험체는 사인장 균열발생과 동시에 Slit 강판이 콘크리트 표면을 물고 떨어지는 부착박리 파괴거동으로 콘크리트 조기파괴를 하였다. SD시리즈 실험체들은 solid 강판을 부착한 실험체보다 다소 큰 강성과 전단내력을 나타냈다. RC 보의 휨거동을 연성적 으로 유도하기위한 전단보강방법은 경사형 Slit 강판의 적용이 효율적이었다.

KS D 3504에 따라 제작된 철근의 항복강도의 다양성을 고려한 RC보의 파괴거동 평가

우태련 ( Woo Tae-ryeon ),정치영 ( Jung Chi-young ),이종한 ( Lee Jong-han ),정진환 ( Cheung Jin-hwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2

철근콘크리트 구조물의 설계 시 구조물의 연성거동을 보장할 수 있도록 한다. 연성거동에 영향을 미치는 주요 인자 중 하나는 철근이다. 철근콘크리트에 사용되는 철근은 KS D 3504에 따라 제작되어지는데, 설계 시 사용되는 철근의 항복강도는 KS D 3504에서 제시하는 기준 항복강도이다. 항복강도가 달라짐에 따라 구조물의 파괴거동 또한 달라질 수 있다. 본 연구에서는 기준 항복강도와 KS D 3504에서 허용하고 있는 허용 최대항복강도를 적용하였을 때의 구조물의 파괴거동 차이를 비교 및 분석하였다.

NRC 증기압 암석 파쇄제에 의한 PMMA 블록의 동적 파괴 과정에 관한 실험 및 수치해석적 연구

민경조(Gyeongjo Min) 한국방재안전학회 2023 한국방재안전학회 논문집 Vol.16 No.1

본 연구의 목적은 테르밋 반응으로 결정화된 액체혼합물을 순간적으로 기화시켜, 이에 따라 발생되는 증기압을 이용하여 암석 및 콘크리트를 파쇄시키는 Nonex Rock Cracker(NRC) 암석 파쇄제의 동적 파괴 특성을 분석하고 파괴패턴을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하기 위함이다. NRC 암석 파쇄제의 순간적의 증기압 발생 특성을 분석하기 위하여 인공취성재료로 알려진 Polymethyl methacrylate(PMMA) 블록을 대상으로 NRC를 장전하여 파쇄시험을 수행하였다. NRC의 증기압 발생순간을 촬영하기 위하여 초고속 카메라를 활용하였으며, 장약실과 연결된 관측공에 동적압력게이지를 부착하여 장약공 압력-시간이력을 계측하였다. 증기압 암석 파쇄제에 의한 PMMA 블록의 파괴패턴을 모사하기 위하여 2차원 동적 파괴 과정 해석 기법인 2D Dynamic Fracture Process Analysis(2DDFPA)가 활용되었으며, 계측된 장약공 압력-시간이력을 고려한 입사압력함수를 결정하였다. 제안된 해석조건을 활용하여 화강암재료와 고성능 폭약에 의하여 발생될 수 있는 파괴패턴에 대하여 고찰하였다. This study aims to investigate the dynamic fracture characteristics of rocks and rock-like materials subjected to the Nonex Rock Cracker (NRC), a vapor pressure crushing agent that produces vapor pressure by instantaneously vaporizing a liquid mixture crystallized through the thermite reaction. Furthermore, the study seeks to develop an analytical technique for predicting the fracture pattern. A dynamic fracture test was performed on a PMMA block, an artificial brittle material, using the NRC. High-speed cameras and dynamic pressure gauges were employed to capture the moment of vapor pressure generation and measure the vapor pressure-time history, respectively. The 2-dimensional Dynamic Fracture Process Analysis (2D DFPA) was used to simulate the fracture process caused by the vapor pressure, with the applied pressure determined based on the vapor pressure-time history. The proposed analytical method was used to examine various fracture patterns with respect to granite material and high-performance explosives.

폭발하중에 의한 편개형 방폭문의 파괴거동 분석

신현섭,김성욱,문재흠,김원우,홍원희 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.4

For a blast-resistant structural system with concrete slab as the primary structural member, edge rotation based on flexural failure is generally used as an index to evaluate its structural performance. However, it has been predicted that short-span single-leaf blast doors are vulnerable to shear failure. In this study, limitations on the general application of the edge rotation as a performance evaluation index were reviewed using a finite element (FE) method. The results demonstrated that shear failure was dominant in the impulsive and dynamic response regions, while shear failure or flexural-shear combined failure was dominant in the quasi-static region. In the case of short-span single-leaf blast door, the concrete slab is vulnerable to shear failure, and therefore, the door should be designed considering pressure-impulse curves based on shear failure. For further study, several explosion tests and FE analyses will be required to verify the structural responses and failure level changes according to various specifications of the blast door, and to obtain a general evaluation index for its structural performance. 콘크리트가 주 부재로 사용된 방폭 구조시스템에 있어서 구조성능을 평가하기 위한 지표로서는 휨파괴 거동에 기초하고있는 회전연성도가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 단지간 편개형 방폭문은 전단에 취약할 것으로 예상될 수 있으며, 본 연구에서는 회전연성도 지표의 일반적인 적용에 대한 한계점을 검토하고자 유한요소해석을 하였다. 분석 결과에 따르면, 충격 및 동적 응답 영역에서는 전단에 의한 파괴가 지배적이고, 준정적 응답 영역의 경우 전단 또는 휨전단 파괴가 복합적으로발생하는 것으로 나타났다. 단지간 편개형 방폭문의 경우와 같이 콘크리트 부재가 전단파괴에 취약할 경우, 전단파괴에대한 압력-충격량 선도를 검토하여 방폭문의 부재 설계에 반영할 필요가 있다고 판단된다. 향후, 방폭문의 다양한 제원 변화에따른 구조응답 및 파괴 수준의 변화를 규명하고 구조성능에 대한 일반적인 평가지표를 구하기 위해서는 다수의 폭발실험과유한요소해석이 필요할 것으로 사료된다.