• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.691-700
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• 1999

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.336-345
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• 2012

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가 시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제3권2호
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• pp.87-100
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• 1989

해양구조물의 원통형 조인트에 대한 파괴역학적 피로수명 산출방법이 개발되었다. 개발된 방법을 이용해서 2평면 K형 조인트에 대한 피로수명을 구체적인 파괴역학적 방법으로 산출 하였다. 이 분석을 위해 용접부위 표면균열의 응력확대 계수를 3차원 유한요소법에 의해 계산하였다. 계산된 결과에 의하면 용접부위 표면균열 첨단은 단순한 Mode I형태를 보이지 않고 Mode I, II, III이 복합된 형태임이 입증되었다. 계산된 응력확대 계수를 사용해서 16개의 용접부위균열 성장형태를 일반적인 피로균열 성장법칙을 적용해서 계산하였고, 균열성장의 안정분석을 통해 각 균열의 최종 파괴상태를 파괴해석도면(failure assessment diagram)법을 이용해서 계산하였다.

• 기계저널
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• 제32권4호
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• pp.358-370
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• 1992

균열이 형성되어 있는 설비가 고온에서 정하중을 받으면, 크립 조건에서 균열이 성장하여 파손이 발생한다. 이 때 잔여수명 평가법을 설명하기 위해 발전소 헤더의 경우를 예로하여 잔여수명 평가절차, 이에 필요한 기초이론 및 Cr-Mo강의 관련 재료 물성 데이터 등을 설명하였다. 현재 국내발전소들이 노후화되어 잔여수명평가의 필요성이 증대되고 있으므로, 이 분야의 연구 및 기 술개발은 시급하고 중요한 과제라고 생각된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.1-8
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• 2023

회전익 항공기의 동력전달축은 경량화를 위하여 중공축을 적용하였으며 선형탄성 파괴역학을 이용해 균열 전파 거동을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 균열성장수명을 예측하였다. 비틀림을 부여하고 균열을 고려한 요소를 형성하여 2차원 유한요소모델을 생성하였다. 초기 균열 길이를 정의하고 균열 길이를 증가시켜 유한요소해석을 수행해 균열 선단의 응력확대계수를 도출하였다. 응력확대계수가 중공축을 구성하는 재료의 파괴인성을 초과하기 직전의 길이를 한계 균열 길이로 정의한다. 응력확대계수 핸드북을 통해 응력확대계수를 계산하여 한계 균열 길이를 도출하고 균열성장속도식을 수치적분하여 각각의 균열성장수명을 비교해 제안한 유한요소해석 기법을 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.350-353
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• 2009

가스터빈엔진에서 고열부의 수명은 안전성 평가와 신뢰성 분석을 위하여 설계 시부터 면밀히 평가 되어야한다. 수명평가 과정에서는 구조 형상의 불확실성, 작용하중의 변동성, 재료물성의 분포 등으로 인해 계산된 수명 또한 불확실하게 되며, 불확실 인자들에 대한 수명의 강건성을 확보하기 위하여 신뢰성 평가가 요구된다. 본 논문에서는 고온, 고회전하는 가스터빈엔진 터빈의 피로균열 성장수명을 선형탄성파괴역학(LEFM)을 적용하여 계산하였으며, 1차 신뢰도법(FORM)과 몬테카를로 시뮬레이션기법을 사용하여 계산된 수명의 신뢰도를 평가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권2호
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• pp.138-143
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• 2000

화력발전설비의 주요 손상 요인 중의 하나인 응력부식 균열 성장에 대한 확률론적 잔존 수명평가에 대하여 연구하였으며, 손상해석 및 수명평가에 확률해석 기법을 도입한 확률론적 수명평가 프로그램을 개발하였다. 확률론적 수명평가는 재료물성치, 형상, 하중조건, 운전조건 등과 같은 불확실성과 변동 가능성을 고려하여 해석을 수행하며, 일정 시간 운전후 구조물의 손상이 일어날 확률을 예측하는 것이다. 응력부식 균열 성장에 대한 확률론적 잔존 수명평가 연구를 통하여 확률론적 수명평가 기술의 기반을 구축하였으며, 다른 손상기구에 대한 확률론적 수명평가를 수행하여 발전설비에 발생하는 모든 손상에 대하여 확률론적 수명평가가 가능하도록 확대할 계획이다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2001년도 공동학술대회
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• pp.364-369
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• 2001

고온 고압 산업용 설비의 경우, 대부분 균열이 용접부위에서 가장 먼저 발생하여 성장한다(1). 그러나 용접부라고 하지만 장기간 사용에 의한 사용재 균열성장은 엄밀히 말하면 용접부와 모재부 사이의 열영향부이며 열영향부 중에서도 ICHAZ(Intercritical heat affected zone)에서 발생하는 TYPE IV균열/sup (1)/이라 하겠다 따라서 용접부 균열에 대한 파괴거동을 연구하는 것은 고온고압 산업용 설비의 잔여 수명을 평가하는데 매우 중요하다.(중략)

• 한국항공우주학회지
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• 제39권4호
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• pp.306-313
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• 2011

항공기 부품에 대한 손상허용해석은 구조적 안전성 및 신뢰성 보장을 위해 면밀히 평가되어야한다. 손상허용기법은 항공기 주구조의 피로 설계기법으로 초기균열의 존재를 고려하여 피로수명을 산정한다. 따라서 손상허용해석에서는 피로 균열성장 수명의 계산이 요구되며, 이를 바탕으로 부품의 점검시간 및 교체주기를 결정한다. 본 논문에서는 형상이 복잡한 터빈 휠에 대하여 손상허용해석을 수행하였다. 형상이 복잡한 구조의 균열성장수명평가 시에는 주요 변수인 응력확대계수의 식을 알기 어려워, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 많은 시간이 요구된다. 이러한 문제를 해결하고자 특정 균열길이에 대한 응력확대계수를 유한요소해석으로 계산하고, 생성된 데이터의 회귀분석을 통해 응력확대계수의 근사모델을 생성하였다. 균열성장 수명은 근사모델의 적분으로 계산하였으며, 근사모델을 사용하여 균열성장 수명평가와 손상허용해석의 효율을 높일 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제15권4호
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• pp.163-169
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• 2000

본 연구는 노치가 있는 구조물의 피로수명 예측 평가에 대하여 연구하였다. DEN시험편에 대한 피로균열 발생수명과 피로균열 성장수명은 SIF K해석에서 유도한 식과 Paris의 균열성장 식을 사용하였다. 예측평가 결과는 일정하중 진폭 하에서의 실험적 균열성장거동과 잘 일치하는 결과를 보였다.