• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.233-241
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• 2024

본 연구에서는 센싱 기반 모니터링 스마트 파이프 개발 연구의 일환으로 화학적 전처리된 코팅 강관에 대한 유한요소해석을 실시하였다. 개발된 코팅 강관은 내·외면 개질 폴리에틸렌으로 화학적 코팅 전처리 과정을 수행하였으며, 확관 시 표면 코팅 손상을 최소화하기 위한 연결 부속을 사용한 코팅 강관의 해석을 수행하였다. 다양한 하중에 대한 구조성능 평가를 위해 토압 하중에 의한 정적 구조해석, 차량 하중에 의한 피로수명 평가, 인장 및 압축 하중에 의한 누수 저항성의 4가지 하중 조건을 설정 및 조사하였다. 해석 결과, 기존 에폭시 코팅 및 조인트 사용 강관 대비 개발 강관에서 개선된 피로 수명이 산출되었으며, 동일 직경의 조건에서 평균 56.1%의 최대 변위 감소와 61.2% 최대 응력이 감소함을 통해 개발 코팅 강관과 연결 부속의 안전성을 검증하였다. 이에 더하여 응력 분포 분석을 통해 체결부의 누수 저항성 역시 강관 중앙면 대비 우수함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.12-19
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• 2006

본 논문에서 한국해양연구원에서 개발 중인 20인승급 소형 위그선의 주익 구조 설계 및 해석에 관한 연구를 수행하였다. 경량화를 위해 탄소/에폭시 복합재료를 적용하였으며, 구조 형태는 스킨 스파 폼 샌드위치 구조를 사용하였다. 개념 설계에는 복합재 설계 개념을 반영하였고, 상세 설계 및 경량화 구조 설계에는 상용 유한 요소 코드인 NASTRAN을 이용하여 구조 설계를 수행하였다. 여러 단계의 구조 설계 변경을 통해 최종 구조 설계 결과는 설계 요구 조건을 만족하는 결과임을 확인하였다. 또한 주익을 동체에 고정하기 위해 8개의 고강도 볼트를 이용한 삽입 볼트형 구조가 용이한 장탈과 20넌 이상의 피로 수명의 고려를 통해 채택되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.181-184
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• 2008

오스테나이트 계열 스테인리스강의 경우 뛰어난 내열성으로 인해 가스 터빈 블레이드나 디스코 등으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 터빈 블레이드로 사용되는 316 스테인리스강의 고온 인장 및 저주기 피로 물성을 실험적으로 구하였다. 실험 결과 탄성계수와 항복강도, 최대인장강도 모두 온도 증가에 따라 감소하는 것으로 확인되었다. 소성변형률 진폭, 소성변형률 에너지 등의 인자들이 피로파괴에 미치는 영향도 조사하였다. 실험을 통해 얻어진 고온 인장 물성을 이용하여 316 스테인리스강으로 제작된 가스터빈 블레이드의 구조해석을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.1-13
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• 2008

곡선거더교의 복부는 교축방향의 면내응력과 면외 휨응력을 동시에 받는 구조이므로, 직선교에 비하여 플랜지와 복부의 필릿용접이음부에서의 발생응력이 상당히 크며, 또 바닥틀이나 브레이싱을 주거더에 연결시켜주는 거셋플레이트는 구조적으로 더욱 취약한 구조가 된다. 본 연구에서는 23년간 공용된 곡선거더교에서 발생된 피로균열의 발생원인을 조사하기 위하여 실제교통 흐름 하에서의 용접부에서의 응력특성을 파악하기 위하여 일련의 현장측정을 실시하였다. 이들 현장측정으로부터 여러 가지 타입에 대한 피로균열 원인을 분석하였고, 또한 주요 균열에 대한 피로수명을 평가하였다. 또한 곡선거더교 용접이음부의 구조거동 특성을 조사하기 위하여 유한요소해석을 실시하고 이들 결과를 현장측정결과와 비교분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권5호통권60호
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• pp.603-612
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• 2002

본 연구는 중소규모의 일반 강교량에 대한 고강도 강재의 적용성을 수치해석적으로 검토하기 위해 수행되었다. 강재의 항복강도, 일평균 트럭교통량 및 구조상세의 피로등급을 해석변수로 하여 AASHTO LRFD 설계기준의 한계상태를 만족하는 최소중량단면을 최적화 기법을 적용하여 산정하고 그 결과에 대해 고찰하였다. 또한, 교량의 거더 개수 및 경간길이의 변화가 고강도 강재의 적용성에 미치는 영향에 대해서도 검토하였다. 검토결과, 피로의 영향을 무시할 경우 강재의 항복강도 증가와 함께 강재중량이 감소하는 경향을 나타내어 강교량에 대한 고강도 강재의 적용 가능성을 확인하였으나, 고강도 강재를 보다 효율적으로 활용하기 위해서는 가장 지배적인 영향인자인 피로문제에 대한 적절한 대처가 필요함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4398-4404
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• 2015

스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.60-65
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• 2016

본 연구에서는 Type IV 수소 압력용기 시제품의 충격하중 조건에 따른 구조 건전성을 분석하고자 유한요소해석과 FBG 센서 삽입을 통한 실시간 모니터링 실험을 수행하여 결과를 분석하였다. 플라이 모델링 기법을 활용한 유한요소해석을 통해 FBG 센서를 삽입할 수소 압력용기의 취약부 선정 및 가압 조건을 제시하였으며, 실험을 진행할 기초 정보를 확보하였다. 실제 용기제작에 앞서 시편 실험을 통해 FBG 센서의 삽입방식 신뢰성을 확보하였으며, 이후 해당 결과를 활용하여 필라멘트 와인딩 공정에 적용하였다. 비충격 가압 피로실험과 총 4회의 충격 피로실험을 수행하였다. 실험결과 비충격 가압 피로실험에서는 해석과 동일한 거동을 보였으며, 4회의 충격 피로실험에서는 용기의 충전 시간이 점진적으로 증가하고 충전률은 감소하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.59-65
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• 1991

본 연구에서는 국내 고속도로의 표준단면들을 포함한 포장구조 해석모델을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장체의 피로파괴 기준식을 개발하였다. 해석 대상 모델은 쇄석 및 아스팔트 안정처리 기층을 갖는 2430개의 4충 포장구조로 하였으며, 각 모델의 물성을 공용성 한계를 PSI=2.5로 한 AASHTO 설계식과 다층 탄성해석 프로그램인 SINELA에 적용, 포장체의 통과예상 교통량과 아스팔트 콘크리트층 하단에서의 최대 인장 변형률과의 관계를 회귀분석하였다. 분석 결과로부터, 신뢰도 50%와 95% 수준의 파괴기준식을 제안하였다. 타 연구결과와 비교한 결과 신뢰도 95% 수준의 파괴기준식은 균열의 발생을 공용성 한계로 보는 기존의 피로 파괴기준식과 같은 정도의 교통량을 추정하고 있음을 알 수 있었다. 또한 신뢰도 수준에 따른 파괴기준식을 신뢰도 50%, 수준의 파괴기준식으로부터 간접 추정할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.38-44
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• 2018

군용항공기는 다양한 임무의 수행을 통한 비행시간 누적과 예상 불가능한 외기 환경에 의한 복합적인 요인으로 구조적으로 취약한 부위에서 피로균열이 발생할 수 있다. 피로 균열은 점차 진전되어 극심한 경우 해당 구조가 파괴될 위험이 있으며 이는 비행 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 항공기 주익과 동체의 연결부위를 보호하기 위해 장착한 페어링 내부의 지지대에서 주기검사 중 균열 현상을 개선하기 위한 일련의 품질개선에 관한 연구를 수행하였다. 균열의 원인파악을 위해 주익 조립 공정에 따른 예하중 발생 여부에 대해 조사하고 파단면 분석을 수행하였다. 또한, 균열의 재발방지를 위해 지지대의 설계를 개선하는 방안을 제시하였고, 응력 및 피로 수명해석을 통해 구조 건전성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.289-299
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• 2006

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 논문에서는 교차부 및 컷아웃(슬릿)부에서의 응력집중 현상 완화 및 피로성능 개선에 유리한 구조상세를 도출하고자 교차부에 스캘럽 유무 및 횡리브 복부판면과 일치되도록 종리브 내부에 설치하는 다이아프램의 설치 유무를 매개변수로 구조해석을 수행하였다. 다이아프램을 설치하는 동시에 교차부에 스캘럽을 두지 않을 경우 교차부 및 컷아웃(슬릿)부에서 최대응력 감소효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 교차부 및 컷아웃부에서의 응력집중 현상을 완화시켜 피로성능 개선에 기대효과가 있음을 알 수 있었다.