Short rod(SR) 방법을 이용한 화강암의 동적 Mode I 파괴인성 특성 분석
Analysis of Dynamic Mode I Fracture Toughness of Granite Using the Short Rod(SR) Method
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초록
본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉(SHPB) 시스템을 이용하여 영주 화강암과 황등 화강암의 동적Mode I 파괴인성을 평가하였다. SR 방법 적용 결과, 영주 화강암의 파괴인성은 황등 화강암보다 약 1.08~1.16배 높게 나타났다. 두 암종 모두 하중속도 증가에 따라 파괴인성이 멱함수 형태로 증가하였 으며, 회귀분석을 통해 영주 화강암의 하중속도 의존성이 황등 화강암보다 약 1.1배 큰 것으로 평가되었 다. 하중조건이 정적에서 동적으로 변화함에 따라 이방성 지수는 감소하는 경향을 보였고, 이를 통해 동 적 하중 조건에서는 재료 이방성이 파괴인성에 미치는 영향이 상대적으로 작음을 확인하였다. 또한, 균 열개방변위 및 균열개방속도 이력곡선은 고속 카메라의 균열 전파 영상과 잘 일치하였고, 이를 통해 동 적 SR 시험에서 균열 개방 및 파괴거동이 이상적으로 재현되었음을 확인하였다.
Abstract
This study evaluated the dynamic Mode I fracture toughness of Yeongju granite and Hwang- deung granite using a Split Hopkinson pressure bar (SHPB) system. Using the Short rod (SR) method, Yeongju granite exhibited fracture toughness values approximately 1.08~1.16 times higher than those of Hwangdeung granite. For both rock types, fracture toughness increased with loading rate and followed a power-law relationship. Regression analysis further showed that the loading rate sensitivity of Yeongju granite was approximately 1.1 times greater than that of Hwangdeung granite. The anisotropy factor decreased from static to dynamic loading, indicating that material anisotropy has a relatively small influence on fracture toughness under dynamic loading. Moreover, the crack opening displacement (COD) and crack opening velocity (COV) time histories were consistent with high speed camera images of crack propagation, confirming the reproducibility of crack opening and fracture behavior in the dynamic SR test.