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KR20200045335A - 소성 응력 확대 계수 산출 시스템 - Google Patents

소성 응력 확대 계수 산출 시스템 Download PDF

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Publication number
KR20200045335A
KR20200045335A KR1020180126266A KR20180126266A KR20200045335A KR 20200045335 A KR20200045335 A KR 20200045335A KR 1020180126266 A KR1020180126266 A KR 1020180126266A KR 20180126266 A KR20180126266 A KR 20180126266A KR 20200045335 A KR20200045335 A KR 20200045335A
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South Korea
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plastic
stress
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cumulative
image
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KR1020180126266A
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김지식
이광호
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경북대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

압광(mechano-luminescence, ML) 페인트가 도포된 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 소성 응력 확대 계수를 산출하는 소성 응력 확대 계수 산출 시스템이 개시된다. 소성 응력 확대 계수 산출 시스템은 촬상부, 촬상부로부터 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 누적 압광 등강도 이미지를 생성하고, 상기 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열(crack)의 존재 여부 및 상기 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 정보들을 추출하는 이미지 처리부, 상기 구조물에 대한 누적 압광 강도에 따른 유효 응력 정보 및 상기 구조물의 재료 상수에 대한 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 이미지 처리부로부터 제공된 정보 및 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 상기 구조물의 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00056
)를 산출하는 연산처리부를 구비한다.

Description

소성 응력 확대 계수 산출 시스템{SYSTEM FOR CALCULATING PLASTIC STRESS INTENSITY FACTOR}
본 발명은 탄소성 변형되는 구조물에 대해 압광을 이용하여 소성 응력 확대 계수를 산출할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
응력 확대 계수(stress intensity facttor; SIF) 값이 균열 첨단과 전형적인 균열 첨단 근처에서의 등색곡선(iso-chormatic) 패턴에서 주어진 프린지 루프상의 최원점 사이의 거리 및 균열 연장선과 최원점 사이의 회전각으로부터 계산 가능하다는 것이 Irwin에 의해 밝혀진 이후, 다수의 연구자들에 의해 균열 첨단 응력장 근처에서의 정적 및 동적 문제들을 해석하기 위하여 등색곡선 패턴으로부터의 파괴인성(mode I fracture toughness; KI) 값 측정 시도들이 활발하게 이루어져 왔다.
여기에 더하여 유사한 목적으로 응력 확대 계수 값을 평가하기 위한 광학적인 방법들이 탄성 및 소성영역에서의 균열 현상 연구들을 통해 개발되어왔다. 구체적으로, 모아레 패턴에 기반한 방법, 변형된 표면에서의 왜곡현상을 이용한 방법, 광학 간섭법, 홀로그래피법 등의 광학적 방법들이 제안되었다. 하지만, 이러한 광학적인 방법들을 포함한 어떠한 방법도 고비용과 복잡하고 무거운 장비의 필요, 시편 및 테스트된 데이터의 복잡한 사전 및/또는 사후 처리, 지엽적 또는 전체적 변형장의 평가 해결수단의 부족, 균열 전파가 일반적인 경우인지 동적인 경우인지를 결정하기에 요구되는 응답의 상대적인 느린 속도 등과 같은 문제점을 극복할 수 없었다.
이러한 균열 모니터링의 기술적 어려움들을 극복하기 위해, 압광(Mechano-luminescence, ML)을 이용한 방법이 제안되었다. 압광을 이용한 방법은 전체적 검사가 가능하고, 즉각적인 응답을 보여주고, 비접촉 측정이 가능하며, 균열 측정 비율이 낮은 등의 장점이 있을 뿐만 아니라 파괴역학에 기초한 균열 첨단에 가까운 영역에서 응력 분포를 평가할 수 있으므로, 종래 방법들의 기술적 문제점들을 회피할 수 있다.
그러나 압광에 기초한 모든 파괴 연구는 현재까지 비선형적인 소성 및 혼합 모드의 복잡성 때문에 모드 I 크랙의 탄성 거동에 제한되었다. 파괴(fracture)는 일반적으로 혼합 모드 상호반응을 야기하는 전단 및 비틀림뿐만 아니라 장력이 인가되는 실제 구조물의 크랙 선단의 전방 부분에 있는 소성 변형의 영역을 포함하므로, 혼합 모드 하에서의 탄소성 균열에 대한 압광 평가 방법이 요구된다.
본 발명의 일 목적은 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 비파괴 균열 탐지 및 균열 첨단 부근에서의 소성 응력 확대 계수를 실시간으로 산출할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 소성 응력 확대 계수 산출 시스템은 압광(mechano-luminescence, ML) 페인트가 도포된 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 소성 응력 확대 계수를 산출할 수 있고, 상기 구조물에 대해 일정한 시간 간격으로 연속적으로 영상을 촬상하는 촬상부; 상기 촬상부로부터 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 누적 압광 등강도 이미지를 생성하고, 상기 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열(crack)의 존재 여부 및 상기 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 정보들을 추출하는 이미지 처리부; 상기 구조물에 대한 누적 압광 강도에 따른 유효 응력 정보 및 상기 구조물의 재료 상수에 대한 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 이미지 처리부로부터 제공된 정보 및 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 상기 구조물의 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00001
)를 산출하는 연산처리부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 이미지 처리부는 상기 촬상부에서 촬상된 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 이를 이용하여 누적 압광 등강도 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및 상기 이미지 생성부에서 생성된 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열의 존재 여부 및 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 제1 정보를 추출하는 이미지 분석부를 포함하고, 상기 구조물에 균열이 존재하는 경우, 상기 이미지 분석부는 상기 균열의 첨단 부근에 위치하는 소성 변형 영역(plastic core field) 내에 위치하는 등색 프린지 패턴 상에 위치하는 제1 지점에 대한 극좌표(polar coordinate)를 생성하고, 상기 누적 압광 등강도 이미지를 이용하여 상기 크랙의 성장 방향을 파악한 후 이로부터 소성 혼합 파라미터(MP)를 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연산처리부는 하기 수식 1a 또는 수식 1b의 방정식에 적용하여 상기 구조물의 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00002
)를 산출할 수 있다.
[수식 1a]
Figure pat00003
[수식 1b]
Figure pat00004
상기 수식 1a 및 1b에서, σe 및 τxy는 각각 상기 제1 지점에서의 ‘유효 응력’과 ‘유효 전단 응력’을 나타내고, 상기 r, θ 및 MP는 상기 제1 지점의 극좌표(polar coordinate) 성분들 및 상기 소성 혼합 파라미터를 각각 나타내고, σ0 및 m은 상기 구조물 재료의 항복 응력 및 변형강화 지수(strain hardening component)를 나타내고,
Figure pat00005
는 θ, MP 및 m를 변수로 포함하는 무차원 유효 응력을 나타내며,
Figure pat00006
이다.
일 실시예에 있어서, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템은 상기 연산 처리부에 의해 산출된 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00007
)를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구조물은 소성 변형이 일어날 수 있는 재료로 제작된 교량, 대형 공작 기기 또는 건물을 포함할 수 있다.
본 발명의 소성 응력 확대 계수 산출 시스템에 따르면, 구조물에 도포된 압광(mechano-luminescence, ML) 페이트의 발광을 측정함으로써 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 비파괴 균열 탐지를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 구조물에 존재하는 균열 첨단 부근에서의 소성 응력 확대 계수를 실시간으로 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소성 응력 확대 계수 산출 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 제작된 2개의 4-포인트 전단 시편(a, b)과 1개의 텐션 시편(c)을 나타내는 도면이다.
도 3a는 텐션 시편에서 SAO 및 아크릴 레진으로 이루어진 코어 부분의 기계적 특성을 설명하는 인장 테스트의 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3b는 비노치 전단 시편을 사용한 4-포인트 전단 테스트에서 측정된 누적 ML 강도와 유효 전단응력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4의 (a) 내지 (d)는 0 N, 689 N, 829 N 및 872 N의 외부 응력에 대한 4-포인트 전단 시편의 크랙 선단 부근에서의 ML 발광을 보여주는 이미지들이고, 도 4의 (e) 내지 (g)는 각각 상기 (b) 내지 (d)의 ML 이미지로부터 특정되는 ML의 면-강도 프로파일을 나타내는 이미지들이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 각각 매트랩(MATLAB) 소프트웨어를 사용하여 0으로부터 689N, 829N 및 871N까지 외부 전단 로드에 대한 ML 발광을 축적하여 생성된 불연속 등강도 이미지들로서, 가상의 크랙 선단의 전방에서의 탄성 원거리 필드를 나타낸다.
도 6의 (a) 및 (c)는 도 5의 (e) 및 (f)에서 플라스틱 영역으로부터 ML을 이용하여 실제 크랙 선단의 전방에서 플라스틱 근거리 필드의 분석을 위해 수집된 불연속적인 등강도 및 등색 등고선의 형태로 축적된 ML 이미지를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 있어서, “응력 확대 계수(stress intensity factor, SIF)”는 균열이 성장하기 쉬운 정도를 정량화하여 표시하는 값으로서, 아주 동떨어진 평균 인장 응력 σ∞가 부하되었을 때 균열(龜裂) 선단에서의 응력 집중이 어느 정도가 되면 파괴에 영향을 미치는가를 나타내는 계수를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소성 응력 확대 계수 산출 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소성 응력 확대 계수 산출 시스템(100)은 압광(mechano-luminescence, ML) 페이트의 발광을 측정함으로써 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 비파괴 균열 탐지를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 구조물에 존재하는 균열 첨단 부근에서의 소성 응력 확대 계수를 실시간으로 산출할 수 있고, 그 결과, 열화되는 구조물의 파괴 특성을 실시간으로 진단하면서 동시에 평가할 수 있다.
상기 구조물은 소성 변형이 일어날 수 있는 재료로 제작된 교량, 대형 공작 기기, 건물 등을 포함할 수 있고, 표면에 상기 압광 페이트가 도포될 수 있다. 상기 압광 페인트는 기계적 응력이 인가되는 경우에 이에 대응되는 형광을 발광하는 기능성 재료로서, 공지의 압광 페이트 재료가 제한 없이 적용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소성 응력 확대 계수 산출 시스템(100)은 촬상부(110), 이미지 처리부(120), 저장부(130), 연산처리부(140) 및 표시부(150)를 포함할 수 있다.
상기 촬상부(110)는 구조물에 대한 일정한 시간 간격으로 연속적인 영상을 촬상할 수 있다. 일 실시예로, 상기 촬상부(110)는 고속 촬영이 가능한 카메라, 예를 들면, CMOS 카메라를 포함할 수 있다.
상기 이미지 처리부(120)는 상기 촬상부(110)에서 촬상된 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 이를 이용하여 누적 압광 등강도 이미지를 생성할 수 있으며, 생성된 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열(crack)의 존재 여부 및 상기 구조물에 대한 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 다양한 정보들을 추출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이미지 처리부(120)는 상기 촬상부(110)에서 촬상된 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 이를 이용하여 누적 압광 등강도 이미지를 생성하는 이미지 생성부(121) 및 상기 이미지 생성부(121)에서 생성된 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열의 존재 여부 및 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 다양한 정보를 추출하는 이미지 분석부(122)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구조물에 균열이 존재하는 경우, 상기 이미지 분석부(122)는 상기 균열의 첨단 부근에 위치하는 소성 변형 영역(plastic core field) 내에 위치하는 등색 프린지 패턴 상에 위치하는 제1 지점에 대한 극좌표(polar coordinate)를 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 이미지 분석부(122)는 상기 크랙의 첨단을 원점으로 하고 상기 크랙의 축을 기준선으로 하여, 상기 원점과 상기 제1 지점 사이의 거리(r) 및 상기 크랙의 축과 상기 원점에서 상기 제1 지점을 연결한 선의 반시계 방향으로 각도(θ)를 산출함으로써, 상기 제1 지점의 극좌표를 생성할 수 있다.
한편, 상기 이미지 분석부(122)는 상기 크랙의 성장 방향을 파악한 후 이로부터 소성 혼합 파라미터(MP)를 산출할 수 있다. 상기 소성 혼합 파라미터는 0 이상 1이하의 값을 갖는 파라미터로서, 크랙 첨단의 근거리 장에서 인장 응력이 인가되는 모드 I과 전단 응력이 인가되는 모드 Ⅱ의 혼합 정도를 나타낸다. 상기 소성 혼합 파라미터는 상기 누적 압광 등강도 이미지들로부터 공지의 방법으로 산출될 수 있다.(Shih, C. F. (1973)‘analysis of combined mode crack problems' 참조)
상기 저장부(130)는 상기 구조물에 대한 누적 압광 강도에 따른 유효 응력(σc) 정보, 재료 상수에 대한 정보 등을 저장할 수 있다.
상기 재료 상수는 상기 구조물 재료의 항복 응력(Yield stress, σ0), 탄성 계수(young's modulus, E), 변형 경화 상수(strain-hardening constant, m) 등의 정보를 포함할 수 있다.
상기 연산 처리부(140)는 상기 이미지 분석부(122)로부터 제공된 정보 및 상기 저장부(130)에 저장된 정보를 하기 수식 1a 또는 수식 1b의 방정식에 적용하여 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00008
)를 산출할 수 있다.
[수식 1a]
Figure pat00009
[수식 1b]
Figure pat00010
수식 1a 및 1b에서, σe 및 τxy는 각각 상기 제1 지점에서의 ‘유효 응력’과 ‘유효 전단 응력’을 나타내는 값으로서, 상기 저장부(130)에 저장된 상기 구조물에 대한 누적 압광 강도에 따른 유효 응력(σe) 정보 및 상기 이미지 생성부(121)에서 생성된 누적 압광 등강도 이미지로부터 파악될 수 있고, 상기 r, θ 및 MP는 상기 제1 지점의 극좌표(polar coordinate) 성분들 및 상기 소성 혼합 파라미터를 각각 나타내는 값들로서 이들 정보는 상기 이미지 분석부(122)로부터 제공받을 수 있고, σ0 및 m은 상기 구조물 재료의 항복 응력 및 변형강화 지수(strain hardening component)를 나타내는 값들로서 이들 정보는 상기 저정부(130)로부터 제공받을 수 있고,
Figure pat00011
는 θ, MP 및 m를 변수로 포함하는 무차원 유효 응력을 나타내며,
Figure pat00012
이다. 한편,
Figure pat00013
는 하기 수식 2의 미분방정식을 이용하여 산출할 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00014
수식 2에서, Φs는 응력 텐서(stress tensor) 성분의 각도 변수를 나타낸다.
상기 표시부(150)는 상기 연산 처리부(140)에 의해 산출된 소성 응력 확대 계수(
Figure pat00015
)를 사용자가 확인할 수 있도록 표시할 수 있다.
본 발명의 소성 응력 확대 계수 산출 시스템에 따르면, 구조물에 도포된 압광(mechano-luminescence, ML) 페이트의 발광을 측정함으로써 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 비파괴 균열 탐지를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 구조물에 존재하는 균열 첨단 부근에서의 소성 응력 확대 계수를 실시간으로 산출할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 실험예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 유효성을 설명하기 위한 참고자료일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
[실시예]
30 wt%의 SAO 형광체(SrAl2O3:Eu) 및 잔부의 아크릴 수지가 균일하게 혼합된 소재를 이용하여 도 2에 도시된 바와 같은 2개의 4-포인트 전단 시편(a, b)과 1개의 텐션 시편(c)의 코어 부분들을 제조하였다.
먼저, 상기 소재를 칼리버 마운팅 기계를 사용하여 45 KN 조건 하에서 180℃에서 핫프레스하여, 50mm 직경 및 3mm의 두께를 갖는 디스크 형태의 생성물을 제조한 후 이를 36mm 길이, 25mm의 폭 및 3mm의 두께를 갖는 직사각형 플레이트로 절단하여, 4-포인트 전단 시편의 코어 부분을 제조하였고, 이를 에폭시 수지를 이용하여 확장하여 4-포인트 전단 시편(141mm 길이, 25mm 폭, 3mm 두께)을 제조하였다. 2개의 4-포인트 전단 시편 중 하나에는 전단 동안에 확장된 소성 영역 및 균일 첨단 필드를 제공하기 위해, 머시닝 센터를 사용하여 500μm 반경을 가진 무딘 노치 팁이 의도적으로 도입되었다.
이어서, ASTM E8M-04에 따른 비노치 전단 시편으로부터의 코어 부분의 기계적 특성을 평가하기 위해 12mm 길이, 6mm 폭, 3mm 두께를 가진 텐션 시편이 또한 제작되었다.
파괴 테스트에서, 기계적 크랙을 보유하는 4-포인트 전단 시편이 전단 형태 로딩 스테이지를 구비하는 유니버셜 텐션 테스트 장치 위에 놓여졌다. 코어 부분은 365 nm 파장의 자외선 램프에 의해 10분 동안 조사되었고, 전단 응력 인가 전 기초 형광을 안정한 강도까지 감소시키기 위해 5분 동안 암흑에서 이완되었다. 그 후 0.5 mm/s의 크로스-헤드 스피드로 완전 파괴가 일어날 때까지 시편이 전단되었다. 노치 팁을 포함하는 코어 부분은 정치 전단응력 조건 하에서 초당 60 프레임의 속도로, 그리고 고속 CMOS 카메라를 사용하여 준 동적 크래킹의 조건 하에서 초당 1000 프레임의 속도로 촬영되었다.
또한, 코어 부분의 압광 현상 및 탄소성 거동을 보상하기 위해, 초당 60 프레임으로 이미지를 저장하였고, 텐션에 대해 0.1 mm/s 및 전단에 대해 0.5mm/s의 기계적 로딩을 포함하는 유사 실험 조건 하에서 텐션 및 비노치 전단 시편을 사용하여 전통적인 텐션 테스트 및 4-포인트 전단 테스트가 수행되었다.
<실험예 1: 기계적 특성 및 보정된 ML(Mechano-luminescence) 곡선>
도 3a는 텐션 시편에서 SAO 및 아크릴 레진으로 이루어진 코어 부분의 기계적 특성을 설명하는 인장 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 인장 테스트에서 텐션 시편은 명백히 램버그-오스구드(Ramberg-Osgood) 방정식에 따른 30 MPa의 항복응력(yield stress, σ0), 1.26 GPa의 탄성 계수(young's modulus, E), 13의 스트레인 경화 상수(strain-hardening constant)를 갖는 탄소성 거동을 나타내었다.
도 3b는 비노치 전단 시편을 사용한 4-포인트 전단 테스트에서 측정된 누적 ML 강도와 유효 전단응력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 누적 ML 강도와 유효 전단응력 사이의 관계에서, 보정된 곡선에 대한 설명이나 이미지 프로세싱 절차의 세부사항은 이전의 연구결과에서 이미 설명되었으므로 본 출원 명세서에서는 생략한다.
도 3b를 참조하면, 전단 ML 결과로부터 유도된 보정 곡선(검정색 실선)은 기존의 이론적인 외삽법 방법에 따른 곡선(검정색 점선)과 일치하는 것으로 나타났고고, 인장 ML 결과로부터 간접적으로 유도된 보정 곡선(파란색 실선)은 “
Figure pat00016
”를 기초로 추론된 곡선(빨강색 일점쇄선)과 일치하는 것으로 나타났다.
따라서, 균열 첨단의 특수성 때문에, 비노치 샘플에서의 누적 ML 강도보다 확실히 큰 크랙 첨단 부근에서의 누적 ML 강도는 “
Figure pat00017
”의 관계를 이용하여 플라스틱 영역 내에서 대응되는 유효 전단 응력으로 변환될 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 2: ML을 통한 가상의 크랙 선단 확장의 추적>
도 4의 (a) 내지 (d)는 0 N, 689 N, 829 N 및 872 N의 외부 응력에 대한 4-포인트 전단 시편의 크랙 선단 부근에서의 ML 발광을 보여주는 이미지들이고, 도 4의 (e) 내지 (g)는 각각 상기 (b) 내지 (d)의 ML 이미지로부터 특정되는 ML의 면-강도 프로파일을 나타내는 이미지들이다.
도 4의 (b) 내지 (d)를 참조하면, 689N, 829N, 872N의 3가지 외부 로드가 인가된 시편에서는 전단 크랙 선단 부근에서 수직 방향으로 배열된 피넛 형상의 탄소성(elasto-plastic) ML 발광이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
ML 강도는 인가된 전단 로드가 증가함에 따라 비선형적으로 조금 증가된 것으로 나타났는데, 이는 탄소성 로딩과 ML 강도 사이의 관련성은 탄성 또는 소성 영역에 대해 단순히 선형적인 관계가 아님을 나타낸다.
도 4의 (e) 내지 (g)를 참조하면, 소성 코어 필드의 진화에 따라 ML 피크 좌표는 크랙 축에 평행하게 변하는 것으로 나타났고, 크랙 첨단의 실제 위치와는 일치하지 않는 것으로 나타났다. ‘크랙 첨단에서 소성 변형이 발생되는 경우 크랙이 실제 물리적 사이즈보다 큰 것처럼 거동한다’는 파괴(fracture)에서의 소성 보정에 대한 Irwin의 제안을 고려하면, 상기와 같은 크랙의 길이 및 위치에서의 미스매치를 설명할 수 있는 유일한 방법은 상기 소성 영역 내에서 상기 ML 피크 좌표까지 연장된 가상의 크랙 첨단 이미지를 도입하는 것이다.
상기와 같은 ML 기술을 사용한 소성 영역 내에서의 크랙 확장에 대한 가설을 증명하기 위해, 689N, 829N, 872N의 외부 로드에 대해 도 4로부터 평가된 실제 편차들과 유효한 크랙 길이의 소성 보정을 포함하는 종래의 모델들로부터 예측된 이론적인 편차들이 표 1에 기재되어 있다.
method crack extension formula Extended crack length (mm)
689N 829N 872N
ML method - 1.06 1.42 1.60
Irwin's model
Figure pat00018
 0.85 1.23 1.36
Dugdale's model
Figure pat00019
 1.04 1.52 1.68
New PZE method
Figure pat00020
 0.72 1.10 1.24
표 1을 참조하면, 도 4의 이미지 내의 픽셀 강도 좌표로부터 평가된 편차들(Δa)은 종래의 모델들로부터 예측된 이론적인 편차들과 잘 부합하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 4의 이미지 내의 픽셀 강도 좌표로부터 평가된 편차들(Δa)은Dugdale 방법에 기초한 예측과 거의 동일한 결과를 보여줬다.
이상의 사항을 종합하면, ML 강도 이미지로부터 산출된 가상이 크랙 첨단 이미지를 도입하는 것은 유용한 방법이 될 수 있다고 판단된다.
<실험예 3: 탄성 ML 특이성>
도 5의 (a) 내지 (c)는 각각 매트랩(MATLAB) 소프트웨어를 사용하여 0으로부터 689N, 829N 및 871N까지 외부 전단 로드에 대한 ML 발광을 축적하여 생성된 불연속 등강도 이미지들로서, 가상의 크랙 선단의 전방에서의 탄성 원거리 필드를 나타낸다.
도 5의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 도 4의 (b) 내지 (d)에 도시된 순간적인 ML 이미지와 달리, 4-포인트 전단이 진행되어 수직 방향으로 피넛 형상이 확장됨에 따라 축적된 ML 이미지의 전반적인 밝기가 급격히 증가한 것으로 나타났다. 이러한 불연속적인 ML 이미지들은 전형적인 모드 Ⅱ 탄성 필드에 따른 크랙 첨단 부근의 응력 필드의 형상 및 크기를 나타내는 것으로서, 모드 Ⅱ 하에서 탄성 영역을 성공적으로 정량화할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 5의 (d) 내지 (f)는 689N, 829N 및 872N의 외부 로드에 대해 축적 ML 강도를 기초로 도출된 가상의 크랙 첨단 부근에서의 불연속적인 등강도 이미지들을 나타낸다.
도 5의 (d) 내지 (f)를 참조하면, 불연속적인 등강도 이미지들에서 매트랩(MATLAB) 소프트웨어를 사용하여 소성 기준으로부터 가장 가까운 4개의 등색 등고선이 선택적으로 추출되었고, 축적 ML 원거리 필드를 사용하여 하기 수식 3의 방정식에 기초하여 탄성 ML 특이성(Elastic ML singularity)이 평가될 수 있다.
도 5의 (d) 내지 (f) 이미지들에서, 수직축인 Y 라인과 수평축인 X 라인의 교차점은 물리적인 크랙 첨단을 나타내고, Y와 또다른 수평축인 X1의 교차점은 면의 ML 밝기 프로파일로부터 특정된 가상의 크랙 첨단을 나타낸다.
[수식 3]
Figure pat00021
상기 수식 3에서
Figure pat00022
내지
Figure pat00023
는 하기 수식 4-1 내지 4-14로 각각 정의될 수 있다.
[수식 4-1]
Figure pat00024
[수식 4-2]
Figure pat00025
[수식 4-3]
Figure pat00026
[수식 4-4]
Figure pat00027
[수식 4-5]
Figure pat00028
[수식 4-5]
Figure pat00029
[수식 4-7]
Figure pat00030
[수식 4-8]
Figure pat00031
[수식 4-9]
Figure pat00032
[수식 4-10]
Figure pat00033
[수식 4-11]
Figure pat00034
[수식 4-12]
Figure pat00035
[수식 4-13]
Figure pat00036
[수식 4-14]
Figure pat00037
정적 전단 크랙의 경우에 대해서는 크랙 첨단 가속도(
Figure pat00038
)및 응력 확대 계수(K)의 변화율이 제로(0)로 동일하므로, 상기 수식 3은 하기 수식 4으로 변경될 수 있다.
[수식 4]
Figure pat00039
모드 I 응력 확대 계수인 KI, 모드 Ⅱ 응력 확대 계수인 KⅡ, 원거리 필드 응력 값인 σox를 파악하기 위해, 가상의 크랙 선단 및 2번째 등고선 상에서 -45°θ<45°의 x축 영역 내에 있는 몇 개의 점들을 취한 후 비선형 최소제곱법을 사용하여 KI, KⅡ 및 σox을 계산하였고, 이를 표 2에 KI ML, KⅡ ML 및 σox ML로 나타내었다.
ML 등색 패턴으로부터 계산된 응력 확대 계수(SIF-ML)와 함께, 모드 I 및 Ⅱ에 대해 다른 연구에서 정의된 분석 방법(Murakami, 1987)을 이용하여 계산된 응력 확대 계수(SIF-analytical)를 표 1에 나타내었다.
Applied load (N) ML method
SIF-ML		 Analytical method
SIF-analytical
KI ML KⅡ ML σox KI Anal KⅡ Anal
689 0.08 1.15 -0.05 0.12 1.26
829 0.15 1.35 -0.15 0.14 1.52
872 0.16 1.40 -0.20 0.15 1.60
표 3을 참조하면, 외부 전단 로드 689N, 827N, 872N에서 계산된 1.15, 1.35, 1.40 MPam1/2의 KⅡ ML 값들은 모두 KⅡ Anal 값들보다 조금 더 작았음에도 불구하고, 탄성 K-도메인 영역 내에서의 KⅡ Anal 값들과의 오차는 수용 가능할 정도로 작은 것으로 나타났다. 모든 KⅡ ML 값들이 KⅡ Anal 값들보다 조금 더 작은 것은 플라스틱 J-도메인과 함께 가상 크랙의 영향에 의해 야기된 것으로 판단된다.
한편, 표 3에 기재된 바와 같이, 크랙 축에 평행한 외부 전단 모드 Ⅱ 로딩에도 불구하고, 모드 I 응력 확대 계수(KI ML) 및 원거리 필드 응력(σox)의 무시할 수 없는 값들이 획득되었다.
또한, 다른 연구에서 정의된 분석 방법(Murakami, 1987)으로부터 계산된 값들에서 모드 I 응력 확대 계수(KI Anal)에 대한 모드 Ⅱ 응력 확대 계수(KⅡ Anal)의 비율은 약 10.5로 거의 일정하게 유지되었으나, ML 등고선으로부터 계산된 값들에서는 대해 모드 I 응력 확대 계수(KI ML)에 대한 모드 Ⅱ 응력 확대 계수(KⅡ ML)의 비율이 689N, 827N, 872N에서 약 14로부터 약 9까지 연속적으로 감소하였다. 이러한 현상은 비틀림 각도(kinking angle)를 정의하는 크래킹 진행에서 모드 Ⅱ로부터 모드 I으로의 전환을 암시하는 것으로 판단된다.
탄성 응력 확대 계수(SIF)의 크기와 함께 크랙 선단에서의 응력 필드의 탄성 형상을 증명하기 위해, 표 3에서 선택된 임계 유효 응력들 및 표 2로부터의 KI ML, KⅡ ML, σox ML을 사용하여 이론적인 등색 패턴들이 도 5의 (d) 내지 (f)에서 중첩되었다.
Applied load (N) Elastic second contour Plastic second contour
Acc.ML (A.U) Effective shear stress
(MPa)		 Acc.ML (A.U) Effective shear stress
(MPa)
689 1.57 9.8 - -
829 2.59 12.4 6.98 19.68
872 3.02 13.4 8.32 21.36
폰 미제스의 항복 조건(Von Mises yield criterion)으로부터 획득된 탄소성 경계선이 또한 내재화되었고, 내부 가장 이론적인 등고선에 대응되었다. 파괴 파라미터는 2번째 등고선을 이용하여 획득된 반면, 1번째 및 3번째 등고선은 실험적으로 계산된 파과 파라미터들을 증명하기 위해 선택되었다.
부분적인 미스매치에도 불구하고, 크기 및 형상의 관점에서 도 5의 (b)는 실험적으로 획득된 등고선 플랏들과 이론적으로 획득된 등고선 플랏들 사이의 수용가능할 정도로 일치함을 보여주고, 지엽적인 편차는 주로 전단 시편 내에서의 크랙 선단의 비현실적인 날카로움과 함께 물리적 크랙 선단의 전방에서의 플라스틱 응력 필드의 진화 때문인 것으로 판단된다. 한편, 물리적인 크랙 선단이 KI ML, KⅡ ML 및 σox ML을 결정하기 위해 사용되는 경우, 형상 및 크기 값들은 여기서 제시되지 않은 전체 미스매치를 나타내었고, 이러한 미스매치는 플라스틱 영역 내의 가상 크랙 선단의 도입에 의해 그리고 플라스틱 영역 부근에서 선형 탄성 파괴 메카닉의 무효화에 의해 보정될 수 있다.
<실험예 4: 플라스틱 ML 특이성>
도 6의 (a) 및 (c)는 도 5의 (e) 및 (f)에서 플라스틱 영역으로부터 ML을 이용하여 실제 크랙 선단의 전방에서 플라스틱 근거리 필드의 분석을 위해 수집된 불연속적인 등강도 및 등색 등고선의 형태로 축적된 ML 이미지를 나타낸다.
도 6의 (a) 및 (c)를 참조하면, 누적 플라스틱 ML 이미지들과 연관된 전체 ML 강도 및 형상에서의 진화 경향은 탄성 원거리 필드에서의 ML 강도 및 형상에 비교될 수 있을 뿐만 아니라 전형적인 모드 Ⅱ 플라스틱 필드와 호환될 수 있다. 따라서, 실제 크랙 선단에 가까운 부근의 플라스틱 영역에서의 응력 분포 및 등색 등고선을 통해 모드 Ⅱ 하에서의 탄소성 크랙(elasto-plastic crack)의 경우에도 ML 기술을 통해 정량화될 수 있다고 판단된다.
도 6의 (b) 및 (d)는 도 6의 (a) 및 (c)에 대한 실제 크랙 선단 전방에서의 항복 기준(yield criterions)을 가진 등색 불연속적인 등색 이미지들이다.
도 6의 (b) 및 (d)를 참조하면, 축적된 근거리 필드 ML을 이용하는 경우, 하기 방정식 4-1 또는 방정식 4-2에 기초하여 플라스틱 특이성(Plastic ML singularity)을 평가할 수 있고, 이를 위해 Shih's 플라스틱 기준이 아닌 도 6의 (b) 및 (d)에 도시된 더 작은 등색 등고선을 선택하였다.
[수식 5-1]
Figure pat00040
[수식 5-2]
Figure pat00041
수식 5-1 및 5-2에서, σe, τxy, σ0, KM P, Mp 및 m은 각각 유효 응력, 유효 전단 응력, 항복 응력, 플라스틱 응력 확대 계수, 근거리 플라스틱 혼합 파라미터(near field plastic mixity parameter) 및 변형강화 지수(strain hardening component)를 나타내고, r 및 θ는 크랙 선단에서의 극좌표(polar coordinate) 성분들을 나타내고,
Figure pat00042
는 θ, MP 및 m를 변수로 포함하는 무차원 유효 응력을 나타내며,
Figure pat00043
이다.
한편,
Figure pat00044
는 하기 수식 2의 미분방정식을 해결함에 의해 수치적으로 풀 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00045
수식 2에서, Φs는 응력 텐서(stress tensor) 성분의 각도 변수를 나타낸다.
인가된 외부 로드 및 유효 응력으로부터 선택된 등고선에 대응하는 축적 플라스틱 ML 강도 값들은 도 3b에 도시된 보정된 곡선으로부터 파악할 수 있고, 이들 값들은 모두 표 3에 기재되어 있다.
이어서, 플라스틱 혼합 계수(MP)와 탄성 혼합 파라미터(Me) 사이의 관계를 사용하여, 탄성 혼합 파라미터(Me=0.07)로부터 플라스틱 혼합 계수(MP=0.09)가 평가되었고, 이에 대응되는 무차원 유효 응력(σs)이 m=13에 기초하여 예측되었다.
최종적으로, 플라스틱 응력 확대 계수(KM p)는 크랙 축을 기준으로 대응된 선들의 기울기 각도와 함께 실제 크랙 선단과 등색 ML 패턴에서의 선택된 프린지 루프 상의 몇 개의 점들 사이의 거리를 측정함에 의해 결정될 수 있었다. (872N 및 829N에 대해 각각
Figure pat00046
및
Figure pat00047
임)
소성 영역 내에서의 등색 ML 등고선으로부터 획득된 플라스틱 응력 확대 계수의 유효성을 증명하기 위해, 수식 6에 기초한 J-적분 방법을 사용하여 탄성 응력 확대 계수로부터 간접적으로 플라스틱 응력 확대 계수가 예측되었다.
[방정식 6]
Figure pat00048
방정식 6에서, KI 및 KⅡ는 모드 I 탄성 응력 확대 계수 및 모드 Ⅱ 탄성 응력 확대 계수를 각각 나타내고, 이는 표 2에 기재되어 있다. 그리고 α, σ0, Im은 재료 상수들로서, 각각 0.046, 30MPa의 항복응력 및 무차원 상수 0.9197이다.
하기 표 4에 ML 플라스틱 필드로부터 직접 측정된 플라스틱 응력 확대 계수(KM p)와 탄성 응력 확대 계수로부터 간접적으로 예측된 플라스틱 응력 확대 계수(KM pe)를 나타내었다.
m=3 ML method J-integral method
Applied load (N) KM p KM pe
829 0.73 0.81
872 0.80 0.82
표 4를 참조하면, 탄성 원거리 필드로부터의 간접 예측된 플라스틱 응력 확대 계수(KM pe)가 ML 플라스틱 필드로부터 직접 측정된 플라스틱 응력 확대 계수(KM p)보다 조금 더 컸음에도 불구하고, 이들의 편차는 11%보다 작은 것으로 나타났다. 이와 같은 KM p와 KM pe 사이의 불일치는 탄성 응력 확대 계수와 플라스틱 응력 확대 계수를 결정하기 위해 사용된 크랙 선단들의 위치가 다르기 때문에 발생한 것으로 판단된다. 구체적으로, 탄성 특이성을 평가하기 위해 원주 거리 및 대응되는 각도를 측정하는 경우에는 가상의 크랙 선단이 원점으로 간주되었으나, 플라스틱 특이성을 평가하기 위해 원주 거리 및 대응되는 각도를 측정하는 경우에는 물리적 크랙 선단이 원점으로 간주되었다. 실제 크랙 선단의 적용이 탄성 응력 확대 계수를 결정할 때 수용할 수 없는 결과를 야기하는 것과 유사하게, 플라스틱 응력 확대 계수(KM P) 등과 같은 플라스틱 특이성을 결정하는데 가상의 크랙 선단이 적용되는 경우에는 수용할 수 없는 결과를 야기하였기 때문이다.
이상의 사항을 종합하면, ML 플라스틱 필드로부터 직접 유효하게 플라스틱 응력 확대 계수(KM p)가 측정될 수 있을 것으로 판단된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 소성 응력 확대 계수 산출 시스템
110: 촬상부 120: 이미지 처리부
130: 저장부 140: 연산처리부
150: 표시부

Claims (5)

  1. 압광(mechano-luminescence, ML) 페인트가 도포된 소성 변형이 일어나는 구조물에 대한 소성 응력 확대 계수를 산출하는 소성 응력 확대 계수 산출 시스템에서,
    상기 구조물에 대해 일정한 시간 간격으로 연속적으로 영상을 촬상하는 촬상부;
    상기 촬상부로부터 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 누적 압광 등강도 이미지를 생성하고, 상기 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열(crack)의 존재 여부 및 상기 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 정보들을 추출하는 이미지 처리부;
    상기 구조물에 대한 누적 압광 강도에 따른 유효 응력 정보 및 상기 구조물의 재료 상수에 대한 정보를 저장하는 저장부;
    상기 이미지 처리부로부터 제공된 정보 및 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 상기 구조물의 소성 응력 확대 계수(
    Figure pat00049
    )를 산출하는 연산처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 촬상부에서 촬상된 상기 구조물에 대한 이미지들을 수신한 후 기 설정된 초기 시간으로부터 현재까지의 누적 압광 발광 강도를 산출한 후 이를 이용하여 누적 압광 등강도 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및
    상기 이미지 생성부에서 생성된 누적 압광 등강도 이미지를 분석하여 상기 구조물에 대한 균열의 존재 여부 및 소성 응력 확대 계수를 산출하기 위해 필요한 제1 정보를 추출하는 이미지 분석부를 포함하고,
    상기 구조물에 균열이 존재하는 경우, 상기 이미지 분석부는 상기 균열의 첨단 부근에 위치하는 소성 변형 영역(plastic core field) 내에 위치하는 등색 프린지 패턴 상에 위치하는 제1 지점에 대한 극좌표(polar coordinate)를 생성하고, 상기 누적 압광 등강도 이미지를 이용하여 상기 크랙의 성장 방향을 파악한 후 이로부터 소성 혼합 파라미터(MP)를 산출하는 것을 특징으로 하는, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연산처리부는 하기 수식 1a 또는 수식 1b의 방정식에 적용하여 상기 구조물의 소성 응력 확대 계수(
    Figure pat00050
    )를 산출하는 것을 특징으로 하는, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템:
    [수식 1a]
    Figure pat00051

    [수식 1b]
    Figure pat00052

    상기 수식 1a 및 1b에서, σe 및 τxy는 각각 상기 제1 지점에서의 ‘유효 응력’과 ‘유효 전단 응력’을 나타내고, 상기 r, θ 및 MP는 상기 제1 지점의 극좌표(polar coordinate) 성분들 및 상기 소성 혼합 파라미터를 각각 나타내고, σ0 및 m은 상기 구조물 재료의 항복 응력 및 변형강화 지수(strain hardening component)를 나타내고,
    Figure pat00053
    는 θ, MP 및 m를 변수로 포함하는 무차원 유효 응력을 나타내며,
    Figure pat00054
    이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산 처리부에 의해 산출된 소성 응력 확대 계수(
    Figure pat00055
    )를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 소성 변형이 일어날 수 있는 재료로 제작된 교량, 대형 공작 기기 또는 건물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소성 응력 확대 계수 산출 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200050016A (ko) * 2018-10-30 2020-05-11 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법
KR20230064980A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 경북대학교 산학협력단 대상 구조물의 안정성 평가 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058988A (ko) * 2006-12-23 2008-06-26 오원웅 교량의 안전 점검장치
KR101337896B1 (ko) * 2011-11-08 2013-12-06 금오공과대학교 산학협력단 압광소재를 이용한 구조물의 균열 안전진단장치 및 그 방법
KR101447833B1 (ko) * 2013-09-25 2014-10-13 경북대학교 산학협력단 응력 확대 계수 측정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058988A (ko) * 2006-12-23 2008-06-26 오원웅 교량의 안전 점검장치
KR101337896B1 (ko) * 2011-11-08 2013-12-06 금오공과대학교 산학협력단 압광소재를 이용한 구조물의 균열 안전진단장치 및 그 방법
KR101447833B1 (ko) * 2013-09-25 2014-10-13 경북대학교 산학협력단 응력 확대 계수 측정 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200050016A (ko) * 2018-10-30 2020-05-11 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법
KR20230064980A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 경북대학교 산학협력단 대상 구조물의 안정성 평가 방법
WO2023080492A1 (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 경북대학교 산학협력단 대상 구조물의 안정성 평가 방법

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