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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김윤재
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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균열이 있는 구조물일 경우 구조물의 건전성 평가가 필수적으로 요구된다. 최근 고강도강의 도입으로 인하여 평판의 두께가 감소하게 됨에 따라 평판의 폭-두께비가 증가하게 되었다.
균열 구조물의 건전성 평가에 사용되는 탄소성 파괴역학적 매개변수인 J-적분은 공학적 J-적분 예측 방법을 이용하여 계산될 수 있다. R6 code는 참조응력을 기반으로 한 J-적분 예측식을 제시하고 있으며, 여러 연구자들에 의하여 식의 적용 가능성이 검증되었다. 그러나 기존에 수행된 연구들은 평판 폭-두께비가 20 이하에서 검증되었기 때문에, 평판 폭-두께비가 클 때에도 기존 예측식이 적용 가능한지에 대한 연구가 요구된다.
본 연구에서는 다양한 균열 평판에 대한 유한요소 해석을 수행하였으며, 넓은 범위의 평판 폭-두께비가 고려되었다. 유한요소 해석 결과를 기존 J-적분 예측식과 비교하여 기존 예측식의 문제점을 분석하였다. 기존 식은 평판 폭-두께비가 증가함에 따라 비보수성이 증가하여 최대 3.5 배의 J-적분이 계산되었다. 이에 따라 평판 폭-두께비를 주요 변수로 선정하고, 평판 폭-두께비의 영향을 정량화 하여 평판 폭-두께비의 영향을 반영한 최적화 참조하중 식을 제안하였다. 이를 유한요소 해석과 비교하여 제안식이 넓은 범위의 평판 폭-두께비에 대하여 적용 가능함을 검증하였다. 결과적으로 제안한 최적화 참조하중 식은 모든 평판 폭-두께비에 대하여 균열 선단 상의 위치에 따라 J-적분이 예측 가능함을 확인하였다.
균열 구조물의 건전성 평가에 사용되는 탄소성 파괴역학적 매개변수인 J-적분은 공학적 J-적분 예측 방법을 이용하여 계산될 수 있다. R6 code는 참조응력을 기반으로 한 J-적분 예측식을 제시하고 있으며, 여러 연구자들에 의하여 식의 적용 가능성이 검증되었다. 그러나 기존에 수행된 연구들은 평판 폭-두께비가 20 이하에서 검증되었기 때문에, 평판 폭-두께비가 클 때에도 기존 예측식이 적용 가능한지에 대한 연구가 요구된다.
본 연구에서는 다양한 균열 평판에 대한 유한요소 해석을 수행하였으며, 넓은 범위의 평판 폭-두께비가 고려되었다. 유한요소 해석 결과를 기존 J-적분 예측식과 비교하여 기존 예측식의 문제점을 분석하였다. 기존 식은 평판 폭-두께비가 증가함에 따라 비보수성이 증가하여 최대 3.5 배의 J-적분이 계산되었다. 이에 따라 평판 폭-두께비를 주요 변수로 선정하고, 평판 폭-두께비의 영향을 정량화 하여 평판 폭-두께비의 영향을 반영한 최적화 참조하중 식을 제안하였다. 이를 유한요소 해석과 비교하여 제안식이 넓은 범위의 평판 폭-두께비에 대하여 적용 가능함을 검증하였다. 결과적으로 제안한 최적화 참조하중 식은 모든 평판 폭-두께비에 대하여 균열 선단 상의 위치에 따라 J-적분이 예측 가능함을 확인하였다.
목차
1장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목표 32장 비선형 파괴역학 이론 42.1 개요 42.2 탄소성 파괴역학 매개변수 J-적분 52.3 공학적 J-적분 예측 방법 73장 유한요소 해석 153.1 개요 153.2 유한요소 해석 정보 163.3 정합성 검증 184장 기존 J-적분 예측식 적용 244.1 개요 244.2 참조응력 기반 J-적분 예측식 254.3 w/t=4 일 때 유한요소 해석 결과 264.4 변형률 경화지수의 영향 284.5 w/t 의 영향 295장 최적화 한계하중 식 제안 및 검증 375.1 개요 375.2 최적화 한계하중 식 제안 385.3 제안식 검증 406장 결론 및 향후 연구 계획 496.1 결론 496.2 추후 연구 계획 51참고 문헌 52Abstract 54
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