• 제목/요약/키워드: 노치 결함

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유한요소 연성파손 모사기법을 이용한 노치 결함 반경 크기에 따른 파괴역학적 평가 (Fracture Mechanics Assessment for Different Notch Sizes Using Finite Element Analysis Based on Ductile Failure Simulation)

  • 배근형;전준영;한재준;남현석;이대영;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제40권8호
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    • pp.693-701
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    • 2016
  • 본 논문에서는 파괴역학적 방법으로 노치 결함을 평가해 보았다. 인장 하중과 굽힘하중이 작용하는 중앙 균열, 모서리 균열 평판 구조물을 바탕으로 노치 크기를 달리하며 한계하중 및 에너지해방률을 유한요소 해석의 J-적분으로 도출하였다. 노치의 반경이 커짐에 따라 한계하중은 큰 변화가 없었으며, 에너지해방률는 커지는 양상을 보였다. 노치 반경에 따른 재료 파괴인성($J_{IC}$)측정을 위해 실험을 대신한 유한요소 연성파손 모사기법을 사용하였다. 그 결과 노치 크기 증가에 따른 에너지해방률 증가량 대비 파괴인성($J_{IC}$) 증가량이 더욱 큰 양상을 보였다. 이런 결과를 통해 노치 반경이 커질수록 균열 진전에 대한 저항성이 커진다는 사실을 알 수 있었다.

DS-확산대역 시스템에서 격자형 IIR 노치필터를 이용한 협대역 간섭신호 제거 알고리듬 (Narrow-band Interference Suppression in Direct Sequence Spread Spectrum Systems Using a Lattice IIR Notch Filter)

  • 최준원;양윤기;조남익
    • 한국통신학회논문지
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    • 제26권4B호
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    • pp.447-456
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    • 2001
  • 본 논문에서는 DS-확산대역 시스템에서 격자형 IIR 노치필터를 이용하여 협대역 간섭신호를 제거한다. 이를 위하여 우선 갑섭신호의 주파수와 파워가 격자형 IIR 노치필터에 의ㅏ형 추정된다. 그리고 또 다른 IIR 노치필터를 수긴기 닾에 위치시키고 노치의 위치가 추정된 갑섭신호의 주파수에 있도록 한다. 그러나 단워원 위에 영점이 존재하는 IIR 노치필터는 간섭신호 뿐만 아니라 노치부분의 신호 성분도 제거하므로 데이터의 왜곡이 발생하게 된다. 따라서 이러한 데이터의 왜곡을 줄이기 위해서 필터의 노치 깊이를 조절하는 알고리듬을 개발하였다. 이를 위해 노치필터 출력의 신호 대 잡음비를 필터 파라미터에 대한 식으로 유도하고 이를 최대로 하는 최적의 노치 깊이를 구하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 알고리듬이 기존의 FIR 노치필터나 FIR LMS 알고리듬에 비해 좋은 성능을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.

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격자형 IIR 노치필터를 이용한 DS-CDMA시스템에서의 협대역 간섭신호 제거 알고리듬 (Narrowband Interference Suppression in DS-CDMA System Using Lattice IIR Notch Filter)

  • 최준원;양윤기;김창범;조남익
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2000년도 제13회 신호처리 합동 학술대회 논문집
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    • pp.225-228
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    • 2000
  • 본 논문에서는 2차의 격자 IIR 노치 필터를 이용하여DS-CDMA 시스템에서 협대역 간섭신호를 제거한다. 본 노치필터는 구조가 간단하고 다양한 간섭 신호 모델에 따라 필터의 계수를 조절할 수 있어 간섭신호의 효과적인 제거가 가능하다. 노치필터의 앞단에는 주파수 추정부를 평행하게 구성하여 간섭신호 주파수의 위치와 파워를 검출한다. 제안된 적응 필터링 알고리듬은 이러한 정보를 이용하여 노치필터의 주파수를 조절하고 간섭 신호의 파워와 대역폭에 따라 노치의 넓이와 깊이를 조절한다. 즉, IIR 노치 필터의 특성을 이론적으로 분석하여 출력 신호대 잡음비를 입력과 필터의 파라미터에 관한 수식으로 유도하였고 이를 이용하여 주어진 입력에 따른 최적의 필터 파라미터를 구하여 적용시키는 것이다. 입력의 간섭 주파수와 파워를 검출하는 방법에는 여 러가지가 있지만 본 논문에서는 비교적 간단한 IIR ALE[6]를 사용하였다. 제안된 알고리듬을 사용한 결과 신호대 잡음비와 에러율에 있어서 FIR 필터를 사용한 기존의 방법[4]에 비하여 좋은 성능을 보임을 알 수 있다.

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다양한 노치 반경을 갖는 17-4PH강의 동적균열개시 특성 (Dynamic Crack Initiation of 17-4PH Casting Steel for Various Notch Radius)

  • 박성욱;김덕회;김재훈;문순일
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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    • pp.160-163
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    • 2003
  • 본 논문에서는 17-4PH강의 동적파괴인성을 노치시편의 겉보기 동적파괴인성으로부터 평가하고자 한다. 0.1mm∼4mm의 다양한 노치반경을 갖는 시험편을 이용하였다. 임계노치반경 이상에서는 노치 반경이 증가할수록 겉보기 동적파괴인성도 증가하는 결과를 보인다. 노치시편을 이용하여 측정한 겉보기 동적파괴인성으로부터 동적파괴인성을 예측할 수 있다.

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노치 형상 및 장약조건의 변화에 따른 균열발생양상에 관한 연구 (Study on the Crack Generation Patterns with Change in the Geometry of Notches and Charge Conditions)

  • 박승환;조상호;김승곤;김광염;김동규
    • 터널과지하공간
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    • 제20권1호
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    • pp.65-72
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    • 2010
  • 암반발파에서 평활한 파단면을 확보하고 굴착손상영역을 제어하기 위하여 노치장약공을 이용한 균열제어공법이 제안되었다. 본 연구에서는 노치형상과 장약조건이 균열발생 및 성장에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 날개형 노치장약공을 갖는 발파모델을 구축하고 동적 파괴과정 해석법을 이용한 암반 파괴과정 해석을 수행하였다. 그 결과, 노치 길이가 증가함에 균열의 성장 길이가 증가하며 파단면의 거칠기가 감소하고 장약공 상하부에 손상균열의 발생이 억제되는 경향을 보였다. 해석결과로부터 노치 길이 및 개구 폭에 따른 응력집중계수의 변화 및 균열발생 양상을 비교 분석하여 균열제어에 미치는 영향인자에 대하여 고찰하였다.

첨단복합소재의 파괴거동 (Fracture Behavior of Advanced Composite Material)

  • 김윤해;김영식
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제18권3호
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    • pp.52-62
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    • 1994
  • 기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.

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두께와 노치생성방법에 따른 플라스틱 수지의 충격강도 변화에 관한 연구 (A Study on the Variations of Impact Strength of Plastics for Various Thicknesses and Notch Formation)

  • 김현;이대섭;임재수;류민영
    • 폴리머
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    • 제36권1호
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    • pp.59-64
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    • 2012
  • 제품의 소형화와 경량화 추세에 따라 부품의 두께가 얇아지는 경향이 있다. 이러한 소형 및 경량 제품의 중요한 설계요소는 소재의 충격강도이다. 충격강도는 재료 고유의 물성값으로 기하학적 형상에 의존하지 않고 일정한 값을 가져야 한다. 그러나 충격강도 시험 시 시편의 두께에 따라 강도의 차이를 보이고 노치(notch)의 생성방법과 노치형상에 따라서도 민감도를 보인다. 본 연구에서는 시편의 두께와 노치형상 및 노치의 생성방법에 따른 충격강도를 알아보았다. 또한 노치의 각도와 노치에 대한 충격 방향에 따른 충격강도도 관찰하였다. 이를 위해 엔지니어링 플라스틱인 PC, ABS, 그리고 POM에 대하여 Izod 충격시험을 수행하였다. 그 결과 실험한 모든 수지에서 두께가 얇아질수록 충격강도가 높아지는 경향을 보였는데 PC수지가 가장 크게 증가하였다. PC수지는 두께가 두꺼울 때는 취성파괴를 보였는데 두께가 얇을 때는 연성파괴 양상을 보였다. 몰드노치 시편이 밀링노치 시편에 비해 충격강도가 높았고, 역방향 노치가 정방향 노치보다 충격강도가 높았다. 본 연구에서 실험한 수지 중에서 노치의 민감성은 PC가 가장 컸으며 다음이 POM, ABS순으로 나타났다.

접착 보강된 노치 균열판의 응력확대계수 산정을 위한 비등매개변수 모델 기반의 3차원 가상균열닫힘법 (Three-Dimensional Virtual Crack Closure Technique Based on Anisoparametric Model for Stress Intensity Factors of Patch Repaired Plates with Cracks at Notches)

  • 안재석;우광성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권1A호
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    • pp.39-48
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    • 2012
  • 본 논문에서는 V형 노치 및 반원형 노치 균열을 갖는 패치보강 적층판의 응력확대계수 산정을 위하여 수치해석적 방법을 사용한다. p-수렴 비등매개변수 모델이 고려되고, 이와 같은 비등매개변수 모델의 결과를 활용한 3차원 가상균열닫힘법에 대한 식이 표현된다. 1차원 로바토 함수로부터 확장된 3차원 계층적 형상함수를 가지고서, 임의의 요소에서의 변위장의 변위-변형률 관계와 3차원 구성방정식이 표현된다. 원형경계의 기하형상을 나태내기 위해 초유한사상기법을 사용한다. 응력집중계수, 응력분포, 자유도, 그리고 무차원 응력확대계수 등의 항목에 대해서, 제안된 모델의 정확도와 단순성이 기존의 결과들과의 비교를 통해 설명된다. 균열 적층판의 폭, 높이, 노치근입부의 반경, V형 노치의 경사각, 균열길이 등의 변화에 따른 응력확대계수가 산정된다.

Lock-In Thermography를 이용한 노치시험편의 응력해석 및 피로한계치 평가 (Stress Analysis and Fatigue limit Evaluation of Plate with Notch by Lock-In Thermography)

  • 김원태;강기수;최만용;박정학;허용학
    • 비파괴검사학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.315-320
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    • 2006
  • 비접촉 비파괴 응력해석기술인 위상잠금 적외선 열화상기술 (Lock-in infrared Thermography)를 이용하여 V-노치와 원형노치를 갖는 평판의 응력분포해석과 피로한계치를 예측하였다. 반복하중을 받는 시험편의 표면온도 분포를 2차원 열화상으로 측정하고 열탄성효과에 의해 노치 선단에서 응력분포를 예측하였으며 재료의 비가역적 히스테리시스에 의해 발생하는 내재 분산에너지를 측정하여 노치시험편의 피로한계치를 예측하였다. 피로한계응력 이내에서 응력측정 결과는 10% 이내의 정확도를 보였으며, 원형노치와 V-노치 시험편의 피로한계치를 164 MPa과 185 MPa로 예측하였다.

하천에서 보가 오염물질 혼합 거동에 미치는 영향 연구 (Investigation of Effects of Weir on the Pollutant Mixing in Rivers)

  • 정성현;서일원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.20-20
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    • 2021
  • 하천에서 유해화학물질 유출사고로 인하여 오염물질이 유입되었을 경우, 이에 대응하기 위하여 오염운의 도달시간과 농도를 예측하는 것은 매우 중요하다. 종방향의 혼합거동이 중요한 넓은 범위의 하천을 대상으로 오염물질의 이송을 예측하기 위하여 일반적으로 1차원 Fickian 모형을 사용한다. 그러나 실제 하천에서 오염물질의 농도를 측정하였을 경우, 대부분의 농도분포는 오염물질의 저장대효과로 인하여 긴 tail 부분을 갖는 왜곡된 분포를 갖게 된다. 이러한 저장대 효과는 여러 하천내의 다양한 불규칙성으로부터 발생하나, 국내 하천에 많은 보가 설치되어 있음에도 불구하고 하천 내부에 설치된 수리구조물에 의하여 발생하는 인공적인 저장대 효과에 관한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실내 수리실험과 수치 모의를 통하여 노치가 존재하는 보주변에서의 흐름 특성과 오염 물질의 이송 특성을 규명하고, 이를 통해 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 수리 실험을 통한 넓은 범위에서의 수평방향 흐름장과 농도장을 측정하기 위하여 본 연구에서는 광역 계측방법인 Large Scale Particle-Image-Velocimetry (LSPIV) 기법과 Planar-Concentration-Analysis (PCA) 기법을 각각 유속과 농도 측정을 위해 적용하였다. 더 많은 보의 지형 및 수리적 조건에 따른 저장대 메커니즘을 분석하기 위하여 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 모형을 통해 모의조건을 확장 적용하였다. 측정 및 모의 결과를 바탕으로 노치가 존재하는 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 저장대 영역 면적의 크기는 노치사이의 간격이 증가할수록 증가하였으며 노치의 높이의 경우에는 크게 민감하지 않은 경향을 나타냈다. 추적물질의 체류 시간은 노치사이의 간격과 보의 높이가 증가할수록, 유량이 감소할수록 증가하여 질량교환계수 값이 감소하는 경향을 나타냈다. 프루드 수와 레이놀드 수 모두 질량교환계수와 양의 상관 관계를 나타냈으나 저장대 영역의 면적의 크기와는 낮은 관계성을 나타냈다.

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