• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.22-22
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• 1997

무공해 에너지원은 화석에너지의 고갈과 환경오염의 심각한 문제로 인하여 절실히 요구되고 있는 실정이다. 그중 풍력발전 시스템은 타 에너지원에 비해 여러 가지 측면에서 유리한 점을 가치고 있다. 본 연구에서는 500Kw급 풍력발전 시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력 성능 및 구조성능을 가지는 회전날개 설계과정을 수행하였다. 공력설계는 운용지역의 풍황을 고려하여 회전날개의 외형을 결정하였고 이를 바탕으로 공력성능해석이 수행되었으며, 구조설계는 복합재료를 사용하여 쉘-스파 구조를 갖도록 설계하여 굽힘 및 비틀림 그리고 피로수명에 대한 구조해석이 수행되었다. 그 결과 4m/s의 미풍에서도 운용가능하며, 12m/s에서는 정격출력 550Kw를 생산할 수 있는 형상이 설계되었고, 또한 20년 이상의 피로수명이 확보되었으며, 공질 등의 동적인 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.49-60
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• 2017

부유식 구조물의 계류선의 설계는 강도뿐만 아니라 피로수명 측면에서도 검토가 반드시 요구된다. 일반적으로 계류선의 피로 설계에는 동적 응력을 야기하는 하중이 지배적인 영향을 미치게 된다. 즉, 파랑이 주요 설계 하중으로 고려가 된다. 본 연구에서는 불규칙 파랑에 대한 해중 터널 계류선의 피로 손상 특성에 대해 분석한다. 시간 이력 유체-구조 동역학 해석을 통해 특정 환경 하중에 대한 해중터널의 동적 운동 및 계류선에 발생하는 장력과 응력을 계산하고, Rainflow 집계법 및 Palmgren-Miner의 법칙 그리고 DNV 기준에서 제시하는 해양구조물 설계를 위한 S-N 곡선을 고려하여 단기 피로 손상을 추정한다. 해중 터널의 계류 형식과 유사한 계류 형식을 갖는 인장각 플랫폼의 텐던 설계를 참고하여 100년 재현 주기 파랑이 48시간 지속되는 조건을 가정하여 이 환경 하중에 의한 피로 손상도를 추정한다. 본 해석 절차를 따르며, 함체의 흘수와 계류선의 간격 및 초기 기울임 각도가 피로 손상도에 미치는 영향을 분석한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제8권4호통권29호
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• pp.95-103
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• 1996

단순 전단연결 구조를 가진 강철도교의 세로보 단부의 절취부위에서 많은 피로균열이 발견되었으며, 이러한 부위의 피로균열은 피로손상의 전형적인 예이다. 피로균열을 가진 세로보 절취부위의 보강방법을 연구하기 위하여 가로보 및 세로보의 상부 플랜지에 인장판을 부착한 경우와 부착하지 않은 경우로 구분하여 피로실험을 수행하였다. 피로실험에 사용된 하중은 현장에서 측정된 실동응력을 기초하여 빈도해석을 통해 산정하였다. 피로실험 결과, 인장판으로 보강한 모멘트 저항 연결구조상세가 철도교에서 균열성장을 효과적으로 정지시킬 수 있는 것으로 판명되었으며, 피로손상을 가진 절취부위의 보강방법으로 제시될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.493-498
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• 2011

구름접촉피로는 차륜과 레일의 반복적인 접촉으로 인하여 발생하는 표면손상현상으로 점차 증가하는 레일손상 중 하나이다. 접촉마모 및 주기적 그라인딩보다 균열의 성장속도가 더 빨라 균열진전이 시작되는 최소균열크기(minimum crack size for growth)는 레일의 파괴방지 및 유효한 유지보수전략을 수립하는데 기초자료로 활용된다. 본 연구에서는 최소균열크기를 예측하기 위하여 차륜레일의 접촉에 영향을 미치는 주요 파라미터를 변화시키면서 최소균열크기의 변화를 살펴보았다. 이를 위하여 Fletcher와 Kapoor의 "2.5D"모델을 적용한 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하였으며, 최대접촉하중(1174MPa), 표면마찰계수(0.1, 0.2, 0.3 and 0.4), 잔류응력, 접촉에 의한 표면마모(1.0nm/cycle), 그라인딩량(0.3mm/10MGT)을 파라미터로 하여 해석을 수행하였다. 해석결과 최소균열크기는 해석조건에 따라 1.41-1.95mm로 계산되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.653-658
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• 2016

가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로 수명을 계산하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1137-1143
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• 2010

가스용접 구조물의 장 수명 피로설계기준(fatigue design criterion)을 결정하기 위해서는 정확한 응력해석과 체계적인 피로강도평가가 필요하다. 그러나 실 구조물로부터 피로설계기준을 결정하는 것은 대단히 어려우므로 구조물의 기계적 구조적 특성을 만족하는 간편 시편을 만들어서 $\Delta{\sigma}-N_f$ 관계를 도출하여 피로강도를 평가하고 있다. 그리고 가스용접에 의해 제작된 실 구조물의 피로설계를 위해서는 피로균열발생과 파단 기점이 되는 용접부의 용접잔류응력(welding residual stress)이 고려되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 플러그 및 링 가스용접 이음재에 대한 용접잔류응력을 고려하기 위해 용접 열 사이클(heat cycle)에 의한 비선형 열해석(non-linear thermal analysis)과 열 응력(thermal stress) 해석을 수행하고, 실험 치와 비교 분석하여 용접잔류응력을 고려한 응력 진폭-피로수명($(\sigma_a)_R-N_f$) 관계를 도출하여 자동적으로 피로설계기준을 제시할 수 있도록 하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1181-1187
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• 2012

항공기 착륙장치의 피로설계에는 안전수명 방법이 적용된다. 즉, 균열이나 유해한 변형과 같은 구조적 결함이 항공기 운용수명 기간을 모사하는 피로 하중 스펙트럼 조건에서 발생하지 않아야 한다. 일반적으로 항공기 착륙장치는 고주기 피로 환경에 노출되므로, 설계 단계에서 착륙장치의 피로 수명은 응력 기반의 해석을 통해 예측한다. 이를 위해 재료의 분산(Scatter) 및 표면처리 특성 등을 고려한 설계 S-N 선도를 구성하여 해석에 사용한다. 시험평가 단계에서는 실물 착륙장치에 대한 피로시험을 통해 피로설계 요구조건 충족 여부를 최종 검증한다. 본 논문에서는 항공기 착륙장치의 피로수명 해석 및 시험절차를 실제 적용 사례를 통해 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.33-44
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• 2013

강바닥판의 구조상세에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있으나, 대부분의 연구가 표준형의 U-rib를 대상으로 실시되었을 뿐, 강바닥판 건설초기의 개단면리브형식에 대한 연구는 미진한 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 공용연수 31년된 개단면세로리브형식의 강바닥판 교량의 피로균열 발생 원인을 조사하기 위하여 실교통류하에서의 계측 데이터를 통하여 대상구조상세의 거동 특성을 분석하였다. 또한 상세구조해석을 통하여 대상교량을 통과하는 대표트럭하중을 추정하고, 상세영향면해석을 이용하여 대상구조상세의 응력 및 변형특성을 분석하였다. 이들 분석에 기초하여 피로균열이 발생된 대상구조상세의 보강방안을 제시하고, 이에 대한 타당성을 검증하였다. 연구결과, 개단면리브에서의 피로균열의 발생원인은 개단면부에서의 전단변형에 의한 응력증가 및 차량의 이동에 따른 교번응력의 발생에 기인하는 것으로 조사되었으며, 국부구조상세에 대한 피로설계에서는 구조상세의 거동특성이 충분히 반영된 상세해석에 근거한 설계를 실시하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제2권1호
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• pp.106-115
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• 1988

반잠수식 시추선의 설계에 있어서 구조의 피로수명을 정확하게 추정하는 것은 매우 중요하며, 또한 어려운 일이다. 본 논문에서는 이미 실용화된 Aker H-3모델에 대하여 Palmgren-Miner 가정에 의하여 시추선의 hot-point인 수평 및 수직 K-brace 멤버에 대하여 피로수명을 로이드 선급의 커브에 따라 계산한 결과 북해의 해성환경 조건에서는 16년 동안 계속 작업을 할 수 있다는 결론을 얻었으나 응력 집중계수 (SCF)를 선정하는데 불확실성으로 인하여 사용하는데 주위를 요한다.