본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

보강 섬유의 배향각에 대한 확률밀도함수를 고려한 ECC내의 섬유 가교 모델
Fiber Bridging Model Considering Probability Density Function of Fiber Inclined Angle in Engineered Cementitious Composites

강철호    (충남대학교 토목공학과   ); 이방연    (미시간대학교 토목환경공학과   ); 박승범    (충남대학교 토목공학   ); 김윤용    (충남대학교 토목공학과  );
  • 초록

    섬유 가교 곡선은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장 거동을 예측하고 분석하는데 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 ECC에서 섬유 배향각의 분포와 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 제시하는 것이다. 이를 위하여 먼저 섬유 배향각과 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 유도하였다. 섬유 배향각과 섬유 개수는 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 계측하였다. 이미지 분석을 통하여 계측한 섬유 배향각에 대한 확률밀도함수와 섬유 개수는 섬유 배향각을 2차원이나 3차원에 무작위로 분포된 것으로 가정하는 것과 큰 차이를 보였다. 이는 타설방법이나 유동흐름에 따라 섬유 분포 특성이 영향을 받기 때문으로, 모델의 검증을 위해 정확한 섬유분포 특성을 파악할 필요가 있다. 따라서 이미지 프로세싱 방법으로 계측한 섬유 분포 특성을 근간으로 보강섬유의 배향각과 단면 내 섬유 개수를 고려하여 얻은 섬유 가교 곡선으로 1축 인장 거동을 모사하였다. 모사한 1축 인장 거동은 실험 결과와 유사하게 다중 균열과 변형률 경화 거동을 보이는 등 1축 인장 거동을 정확히 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.


    The fiber bridging model is the crucial factor to predict or analyze the tensile behavior of fiber reinforced cementitious composites. This paper presents the fiber bridging constitutive law considering the distribution of fiber inclined angle and the number of fibers in engineered cementitious composites. The distribution of fiber inclined angle and the number of fibers are measured and analyzed by the image processing technique. The fiber distribution are considerably different from those obtained by assuming two- or three-dimensional random distributions for the fiber inclined angle. The simulation of the uniaxial tension behavior was performed considering the distribution of fiber inclined angle and number of fibers measured by the sectional image analysis. The simulation results exhibit multiple cracking and strain hardening behavior that correspond well with test results.


  • 주제어

    섬유 가교 모델 .   섬유 배향각 .   섬유 개수 .   이미지 분석 .   1축 인장 거동.  

  • 참고문헌 (19)

    1. 신경준, 장규현 (2007) 잔골재의 배합비에 따른 고성능 섬유 보강 시멘트 복합체의 휨 거동 및 균열 특성, 대한토목학회 논문집, 27(5A), pp.735-743 
    2. Cox, H.L. (1952) The Elasticity and Strength of Paper and Other Fibrous Materials, British Journal of Applied Physics, 122(1), pp.10-18 
    3. Gao, Y.C., Mai, Y.W., Cotterell, B. (1988) Fracture of Fiber-Reinforced Materials, Journal of Applied Mathematics and Physics, 39, pp.550-558 
    4. Kanda, T., Li, V.C. (1998) Interface Property and Apparent Strength of a High Strength Hydrophilic Fiber in Cement Matrix, Journal of Materials in Civil Engineering, 10(1), pp.5-13 
    5. Lee, B.Y., Kim, J.K., Kim, J.S., Kim, Y.Y. (2009) Quantitative Evaluation Technique of PVA(Polyvinyl Alcohol) Fiber Dispersion in Engineered Cementitious Composites, Cement and Concrete Composite, 31(6), pp.408-417 
    6. Lin, Z., Kanda, T., Li, V.C. (1999) On Interface Property Characterization and Performance of Fiber Reinforced Cementitious Composites, Concrete Science and Engineering(RILEM), 1 pp.173-184 
    7. Xia, M., Hamada, H., Maekawa, Z. (1995) Flexural Stiffness of Injection Molded Glass Fiber Reinforced Thermoplastics, International Polymer Processing, 10(1), pp.74-81 
    8. Wu, C. (2001) Micromechanical Tailoring of PVA-ECC for Structural Application, Ph. D. Thesis, University of Michigan 
    9. Kim, J.K., Kim, J.S., Ha, G.J., Kim, Y.Y. (2007) Tensile and Fiber Dispersion Performance of ECC (Engineered Cementitious Composites) Produced with Ground Granulated Blast Furnace Slag, Cement and Concrete Research, 37(7), pp.1096-1105 
    10. Yang, E.H., Wang, S., Yang, Y., Li, V.C. (2008) Fiber-Bridging Constitutive Law of Engineered Cementitious Composites, Journal of Advanced Concrete Technology, 6(1), pp.181-193 
    11. Li, V.C., Wu, C., Wang, S., Ogawa, A., Saito, T. (2002) Interface Tailoring for Strain-Hardening Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite (PVA-ECC), ACI Material Journal, 99(5), pp.463-472 
    12. Marshall, D.B., Cox, B.N. (1988) A J-Integral Method for Calculating Steady-State Matrix Cracking Stressed in Composites, Mechanics of Materials, 7(2), pp.127-133 
    13. Li, V.C. (1992) Post-Crack Scaling Relations for Fiber Reinforced Cementitious Composites, Journal of Materials in Civil Engineering, 4, pp.41-57 
    14. Morton, J., Groves, G.W. (1976) The Effect of Metal Wires on the Fracture of a Brittle Matrix Composite, Journal of Material Science, 11, pp.617-622 
    15. 김윤용 (2007) 시멘트계 모르타르 매트릭스를 활용한 섬유복 합재료 ECC의 설계와 시공 성능, 한국복합재료학회지, 20(2), pp.21-26     
    16. Kanda, T., Lin, Z., Li, V.C. (2000) Tensile Stress-Strain Modeling of Pseudo Strain-Hardening Cementitious Composites, Journal of Materials in Civil Engineering, 12(2), pp.147-156 
    17. Leung, C.K.Y. (1996) Design Criteria for Pseudoductile Fiber-Reinforced Composites, Journal of Engineering Mechanics, 122(1), pp.10-14 
    18. Aveston, J., Cooper, G.A., Kelly, A. (1971) Single and Multiple Fracture, In the Properties of Fiber Composites, Guildford, UK: IPC Science and Technology Press, pp.15-26 
    19. Wu, H.C., Li, V.C. (1992) Snubbing and Bundling Effects on Multiple Crack Spacing of Discontinuous Random Fiber-Reinforced Brittle Matrix Composites, Journal of American Ceramic Society, 75(12), pp.3487-3489 

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기