• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1996년도 제7회 학술강연회논문집
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• pp.15-24
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• 1996

로켓모타의 연소관은 구조적인 편의성 및 경량화를 위하여 도옴-실린더부와 실린더-노즐부에 나사체결방법을 많이 적용하고 있는데, 나사의 골부위에 집중응력이 발생하여 인장강도를 넘는 응력이 발생하는 경우가 있다. 본 연구에서는 나사의 골부위의 응력수준을 좀 더 정확히 예측하기 위하여 나사체결시 작용하는 조립 토오크에 의한 초기하중을 고려한 구조해석을 수행하였으며, 나사부위에 발생하는 응력이 항복강도를 초과하므로 정확한 해석을 위하여 탄소성해석을 수행하였다. 조립 토오크에 의한 초기하중은 나사체결 멈춤부에 음(-)의 접촉 간극을 부여하여 모델링하였으며, 조립 토오크의 크기는 나사체결 근접부에서 변형률을 측정하여 모사하였다. 해석결과 초기하중을 고려하여 구조해석을 수행하면 최대예상 작동압력에서 초기하중의 영향은 거의 나타나지 않았으며, 마찰계수를 감소시키면 최대응력이 감소하여 구조적 안전성이 증가할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.155-163
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• 2001

진공 시스템 구축을 위해 플랜지를 체결하기 위해서는 다수의 나사가 필수적으로 사용된다. 나사의 접촉면에 발생하는 마찰력을 아는 것으로 가정하던 나사에 가해주는 토크와 발생하는 축력의 관계를 이론적으로 구하는 것은 쉽지만 실제로는 마찰이 미지의 나사 표면상태에 크게 의존하는 것이 문제다. 시판하는 나사들의 표면상태와 제원이 일정하지 않고 나사에 의해 발생하는 축력을 제대로 예상하지 못하면 최적의 축력으로 플랜지를 균일하게 조이기가 어렵다. 본 논문에서는 플랜지 체결시 가장 말이 사용하는 나사로서 국내에서 시판되고 있는 M8 스테인리스강제 육각 표준나사 중 몇 개를 임의로 선택하고 여러 가지 체결조건에서 토크와 축력과의 관계를 구하여 우리가 예상하는 값과 얼마나 차이가 나며 나사들 사이에 어느 정도나 편차가 있는지 조사했다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.353-361
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• 1989

본 논문에서는 유한 요소법을 이용하여 접촉을 고려한 나사 체결 문제를 해석하고 여러 다른 체결조건이 각 나사산에 걸리는 하중 분담율에 미치는 영향을 살펴보고, 이 하중 분담율이 보다 균일화 될 수 있는 체결 조건을 찾고, 또 그때의 응력 분포를 살펴보는 것을 목적으로 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.257-262
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• 2017

최근 스마트 폰, 스마트 와치 등과 같은 전자기기의 크기가 작아지면서, 그에 사용되는 체결 볼트의 크기 또한 작아지고 있다. 초소형 나사는 제품을 체결하는 데 있어 충분한 체결 토크나 풀림 방지효과를 갖지 못한다. 그래서 초소형 나사의 체결력과 풀림방지 효과를 유지 및 강화하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 초소형 나사의 풀림방지 효과를 강화하기 위해 나사의 머리 밑 면에 쎄레이션 형상을 추가하여 그 효과를 분석하였다. 쎄레이션 볼트는 풀림과정에서 피체결체 윗면을 변형시켜 풀림 방지 턱을 생성해 풀림을 방지하는 역할을 한다. 쎄레이션 개수와 체결 깊이를 변수로 하여 그 영향을 분석하고 풀림 방지 성능에 미치는 영향을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.133-141
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• 1994

강도활용을 극대화한 볼트의 소성역체결시 볼트의 항복은 볼트에 발생한 인장응력과 너트 나사산과의 접촉면에서 오는 마찰토오크에 의한 전단응력과의 조합에 의한 영향을 받는다. 볼트는 최소단면적인 나사부중 너트와 물리지 않은 여우나사부에서 먼저 항복을 일으킨다. 볼트재료는 대체로 항복과 더불어 소성경화를 보이며 그 정도는 고강도재료에서 인장강도의 10%정도이다. 본 연구에서는 소성역체결시의 거동해석을 변형도증분이론에 의거 해석하였다. 항복은 최소단명이 원통의 표면에서 시작되며 이를 두께가 얇은 원통으로 취급하였다. 항복의 전파는 이들 얇은 원통이 체결이 진행됨에 따라 순차적으로 항복에 이르는 것으로 보고 이 얇은 원통들을 항복시키는데 필요한 축력과 토오크를 합하여 체결종료시의 볼트축력과 (나사면마찰) 토오크로 하였다. M10미터 가는 나사를 계산과 실험에 사용하였다. 축력과 마찰토오크의 마찰계수에 대한 변화관계를 보여주는 그래프와 더불어 실험에서 사용한 볼트의 설계보조 선도를 제시하였다. 이 설계보조용 선도는 실험실에서 얻어진 토오크계수와 마찰계수와의 관계를 그린 것으로 윤활, 포면처리등 현장조건에 따라 달라진 마찰계수를 적절히 취급하는데 효과적으로 활용이 가능하다.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.79-84
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• 2007

LPG 용기에 장착된 네크링의 암나사와 개폐밸브의 수나사 사이에서 발생되는 접촉법선응력과 von Mises 응력을 유한요소법으로 해석하여 밸브나사의 체결안전성에 관련된 강도 및 가스누출 안전성에 대해 고찰하였다. LPG 봄베의 가스충전압력 $8{\sim}9kg/cm^2$은 밸브와 LP가스 용기의 체결작용과 밀봉작용을 담당하는 나사부에 가압된다. 나사 선단부에서 발생한 스크래치 마모나 칩핑 손상은 나사의 접촉높이를 실질적으로 낮추게 되어 나선부의 강도를 떨어뜨리고, LP가스의 누설을 조장하게 된다. 체결 나선부의 손상은 밸브 나사부의 이빨 강도를 약화시키고, LP가스의 누출에 영향을 미친다. FEM 해석결과에 의하면, 나사 선단부의 마모 및 칩핑에 의한 높이 손상은 이론적으로 볼 때 LP가스의 누출과 밸브의 강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 황동밸브 나사 높이의 손상정도가 밸브의 임계강도를 넘어서게 되면, 나사는 밸브와 LP가스 봄베를 더 이상 체결하지 못하게 되어 압력용기는 갑자기 파손될 수도 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.1043-1048
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• 2014

체결부품의 사이즈가 작아질수록 실제 접합부의 면적이 줄어들기 때문에 체결력은 감소한다. 이러한 체결부품의 체결력을 결정하는 요소는 소재(Material), 구조(Geometry), 마찰(Friction)이 있다. 본 연구에서는 체결부품의 사이즈가 줄어들면서 체결력을 향상시킬 수 있는 방법 중의 하나인 소재 변경에 대하여 연구하였다. SWCH18A 와 SUS XM7 을 적용하여 초소형 나사를 제작하였으며, 3 차원 치수 측정을 통하여 피치정밀도와 두께정밀도를 측정하였다. 비커스 경도 측정을 통하여 나사가 외부의 힘에 의해 변형에 대한 저항력을 분석하였다. 또한 파단토크 시험과 SEM 을 이용한 파단면 분석을 통해 파단특성을 분석한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.765-770
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• 2014

본 논문에서는 복합재 대차프레임 볼트 체결부의 내구성 향상 방안에 대한 연구를 다루고 있다. 이를 위해, 인서트와 나사산 유무에 따른 3가지 경우를 고려하여 볼트 체결부에 대한 시험 및 해석을 통해 인서트 형태 및 유무에 미치는 영향을 평가하였다. 제안된 볼트 체결부의 구조 성능은 ASTM D5961에 의거한 시험을 통해 비교 평가하였다. 시험결과, 나사산이 없는 인서트를 갖는 볼트 체결부가 가장 적합한 것으로 확인되었다. 또한, 볼트 체결부를 고려한 복합재 대차프레임에 대한 구조 안전성 평가를 JIS E 4207에 의거하여 유한요소해석을 통해 평가하였다. 복합재 구조물은 Tsai-Wu 파손기준식에 의해 파손평가를 적용하였고, 볼트 체결부와 같은 금속재 구조물은 Von-Mises 파손기준식에 의해 평가하였다. 이때, 볼트 체결부의 경우에는 상세한 구조해석 결과 검토를 위해 서브모델링 기법을 적용하였다. 구조해석결과, 나사산이 없는 인서트가 적용된 볼트 체결부의 경우에는 볼트 체결부 주위의 복합재 구조물에 발생하는 Tsai-Wu 파손지수가 다른 경우에 비해 약 50% 감소하는 경향을 보였는데, 이는 나사선이 없는 인서트 형상이 복합재 대차프레임 볼트 체결부의 내구성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권1호
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• pp.144-149
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• 2007

Behaviour of a thread joint of a rocket motor case show complex structural characteristics. Pre-torque must be applied to the threads to prevent the loosening of the interface from the additional pressure load. During the pressurization of the rocket motor case, the jointing face may be opened if the pre-torque were not set properly or the structure may be failed if the local concentrated stress exceeds the strength of the material. In this paper, the structural behaviour of a thread joint of a rocket motor case were analyzed by the finite element method and the results were compared to the experimental ones. A method to set a pre-torque for a thread joint were proposed to ensure the structural safety.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1239-1243
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• 2014

탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.