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응집 영역 모델을 이용한 굴곡 계면을 따르는 균열 진전 거동에 관한 연구
A Study on Crack Propagation Along a Sinusoidal Interface using Cohesive Zone Models 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.31 no.3, 2018년, pp.121 - 125  

이현경 (서울과학기술대학교 기계자동차공학과) ,  김현규 (서울과학기술대학교 기계자동차공학과)

초록
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본 연구에서는 굴곡 계면을 따른 균열 진전을 응집 요소를 사용하여 유한요소 해석을 수행하였고 균열 선단에서 복합 모드 하중을 고려하기 위하여 BK 법칙을 적용하였다. 정현파 굴곡 계면을 갖는 이중 외팔보에 하중을 부여하고 복합 모드 응집 법칙에서 응집 강도와 응집 에너지에 따른 하중-변위 선도의 변화를 알아보았다. 응집 강도가 커지면 응집 영역 크기가 상대적으로 작아지고 균열 진전에 따른 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여 주었으며 인장과 전단 응집에너지 비율에 따라 하중의 증가와 하중-변위 선도에 굴곡이 나타나는 것을 보여주었다. 또한 굴곡 계면의 형상에 따른 균열 진전 거동의 영향을 분석하였는데 균열의 형상비가 커지면 균열 진전을 위한 더 큰 균열 분리 에너지가 요구되는 것을 보여 주었다. 굴곡 계면의 형상과 응집 법칙을 변화시켜 파괴 인성을 크게 향상시킬 수 있으며 균열 진전 거동을 변화시킬 수 있게 된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, finite element analyses of crack propagation along a sinusoidal interface are performed by using cohesive elements. BK law is used for cohesive zone to consider mixed mode traction-separation relation at the crack tip on a sinusoidal interface of a double cantilever beam specimen. The...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 응집 영역 모델은 응집요소를 균열 선단 앞에 응집 영역을 부여하고 응집 영역에서의 응집 응력과 열림 변위 사이의 관계로 정의하여 거동을 나타내는 방법이다. 본 연구에서는 굴곡 형상의 계면을 가지는 이중외팔보(DCB: double cantilever beam)의 균열 진전 거동에서 굴곡형상과 응집 강도 그리고 혼합보드 응집 에너지 비율에 따른 영향을 분석하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계면 균열을 다루고 있는 분야는 무엇인가? 계면 균열(interface crack)은 복합재의 층간 분리, 접착 조인트 및 코팅(coating)의 파손과 같은 다양한 분야에서 다루고 있는 중요한 문제이다. 상대적으로 계면 결합이 약한 경우 구조물이 하중을 받으면 균열이 계면을 따라 진전하게 된다.
자연계에 존재하는 계면의 특징은 무엇인가? 상대적으로 계면 결합이 약한 경우 구조물이 하중을 받으면 균열이 계면을 따라 진전하게 된다. 자연계에 존재하는 계면은 대부분 평면이 아닌 거칠기를 갖는 굴곡 형태의 접합이므로 여기에 대한 균열 진전 거동을 연구하여 활용하는 것은 중요하다. 다양한 기하학적 형상을 갖는 계면 균열에 대한 연구들(Ballarini et al.
굴곡 균열의 경우 응집에너지가 동일할 때 응집강도가 커짐에 따라 발생하는 현상은 무엇인가? 굴곡 균열의 형상비가 커져서 균열 진전을 위하여 더 많은 굴곡의 계면 분리 에너지가 요구되는 경우 하중-변위 선도의 하중이 증가하는 것을 보여주었다. 동일한 응집 에너지에 응집 강도가 커지는 경우 응집 영역의 크기가 상대적으로 작아지게 되어 계면을 따르는 균열 진전에서 하중-변위 선도에 굴곡이 나타날 수 있게 되는 것을 보여 주었다. 또한 인장과 전단 응집 에너지의 비율에 따라서 이중외팔보의 계면 균열 진전에 따른 하중-변위 선도에서 하중의 증가와 굴곡이 나타날 수 있다는 것을 보여 주었다.
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참고문헌 (13)

  1. Alfano, M., Lubineau, G., Paulino, G.H. (2012) Study on the Role of Laser Surface Irradiation on Damage and Decohesion of Al/epoxy Joints, Int. J. Adhesion & Adhesives, 39, pp.33-41. 

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  3. Benzeggagh, M.L., Kenane, M. (1996) Measurement of Mixed-mode Delamination Fracture Toughness of Unidirectional Glass/Epoxy Composites with Mixed-Mode Bending Apparatus, Compos. Sci. Tech., 56(4), pp.439-449. 

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