• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.337-344
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• 2021

본 연구에서는 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소의 인장하중에 따른 점진적 파손거동을 유한요소 시뮬레이션을 통한 수치적 연구를 수행하고, 인장시험을 통하여 정확도를 검증한다. 도브테일 요소는 터보 팬 엔진의 팬 블레이드를 디스크와 결합시키는 조인트의 하나로, 통상 티타늄 등의 금속 재료로 제작되나 경량화 등의 이유로 복합재료의 적용이 연구되고 있다. 하지만 복합재료를 이용한 팬 블레이드 제조과정에서 드롭오프 플라이(Drop-off ply), 수지 포켓(resin pocket) 등의 제조 결함이 필연적으로 발생한다. 이러한 제조 결함이 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소에 미치는 영향을 확인하기 위해 유한요소모델을 이용한 수치해석을 수행하여 예측 결과와 인장시험 결과를 비교 분석한다. 이때 층간분리(delamination) 거동을 모사 가능한 응집영역 모델을 적용하였다. 결론적으로, 열 잔류응력 및 두께방향 압축하중에 의한 계면 물성 강화 효과를 고려하여 유한요소 해석결과와 시험결과 간의 높은 상사성을 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.379-384
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• 2014

가스터빈엔진의 가장 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고온, 고압축비, 고속 회전이라는 가혹한 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경과 디스크와 블레이드가 가지는 큰 회전 에너지로 인해 디스크 및 블레이드에 의해 유발되는 파손은 항공기 손상 혹은 탑승자의 피해로 이어지는 재해적 고장 혹은 한계 고장으로 이어진다. 그러므로 디스크와 블레이드의 구조적 건전성의 마진을 충분히 확보하기 위해서 본 연구에서는 디스크의 취약 부위인 도브테일의 형상을 최적화하고, 그 해의 강건성을 확인하기 위해 치수 공차와 피로 수명의 산포와 같은 불확실성에 대하여 신뢰도 해석을 수행하고자 한다. 이 결과를 통해 결정론적 방법인 최적설계의 필요성과 함께 한계를 확인하고, 향후 신뢰도 기반 최적설계의 필요성을 인지하고자 한다. 이를 위해 비선형 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소해석을 수행하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.834-838
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• 2003

Vibration of turbine is concerned with array of last moving blade at lower pressure turbine. When last moving blade at lower pressure turbine was replaced, we must consider mass unbalance problems of blades. If mass unbalance happened at rotor, it is impossible to operate turbine. In this paper, we have how to minimize the mass unbalance problems of last moving blade at lower pressure turbine.

• 한국가스학회지
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• 제10권3호
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• pp.34-40
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• 2006

본 논문은 LPG 충전노즐의 밀봉성능에 밀접한 관련을 맺고 있는 구형 그루브와 도브테일 그루브에 장착된 O-링의 최적화 설계를 위해 수행된 연구이다. O-링 그루브에 대한 최적설계 해석결과를 얻기 위해 비선형 유한요소해석 프로그램 MARC와 다구찌 설계법을 이용하였다. O-링을 최적의 조건으로 설치할 수 있도록 설계하기 위해 4개의 그루브 모델과 3개의 소재를 고려하였다. 그루브의 설계 파라미터로 폴리머 소재, 그루브의 깊이와 폭, O-링의 직경을 선정하였다. FEM 해석결과에 의하면, 최적설계에 가장 큰 영향을 미치는 기여도는 O-링의 직경과 소재특성으로 그루브의 폭, 깊이, 압축률에 비하여 높다는 사실을 알 수 있다. 가스 공급압력 1.764MPa에 적합한 O-링을 안전하게 설치되어야 할구형 그루브는 모델 3이, 그리고 도브테일 그루브는 모델 4가 가장 우수한 것으로 해석되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제16권2호
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• pp.138-143
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• 2000

The sealing performance of an elastomeric O-ring seal with a temperature gradient has been analyzed for the contact stress behaviors that develop between the O-ring seal and the housing surfaces with which it comes into contact in the dovetail groove. The leakage of an O-ring seal will occur when the pressure differential across the seal just exceeds the initial peak contact stress. The contact stress behaviors that develop in compressed O-rings, in common case of restrained geometry (grooved), are investigated using the finite element method. The FE analysis includes material hyperelasticity and axisymmetry The computed FEM results show that the contact stress behaviors are related to a compression rate and a temperature gradient between the vacuum chamber with a dovetail groove and the contacting plate with a cooling jacket.

• 소음진동
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• 제8권2호
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• pp.331-335
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• 1998

회전 상태에 있는 증기 터빈 버킷의 진동 시험 및 해석 결과를 본 논문에 기술하였다. 중고압용 터빈 로터에서 9단 휠 도브테일의 치수 변경으로 인해 9단 버킷의 치수 수정이 불가피하였고, 진동 시험과 해석은 수정된 9단 버킷의 고유 진동수가 노즐 통과 주파수로부터 공진을 피할 수 있는 주파수 분리 여유를 갖는지를 검정하기 위하여 이루어졌다. 해석은 상용 유한 요소 해석 프로그램을 이용하였고 실험 전 설계 변경의 성공 가능성 파악 및 후속 시험에 도움을 주기 위해 행하였다 진동 시험은 기존 밸런싱 설비를 이용해 진공 상태에서 회전하고 있는 버킷에 공기 분사 가진및 무선진동신호 측정 시스템을 이용해 행하였다. 시험 결과를 경험식의 결과와 비교하였고, 수정된 버킷이 제시된 주파수 분리 여유를 만족함을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.769-774
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• 2013

가스터빈엔진의 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고효율, 수명주기 동안의 운용비 최소화 등의 요구조건으로 고온의 터빈입구 온도, 고압축비, 고속 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경에서의 구조 안전성을 평가하기 위해서는 재료 모델링과 유한요소해석 기법 등이 필수적이며 더 나아가 형상최적화가 반드시 요구된다. 본 연구에서는 터빈 디스크의 구조 건전성을 평가하기 위해 2 차원 축 대칭 및 섹터 모델을 생성하고, 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소 해석을 수행하고자 한다. 이를 근거로 터빈 디스크에서 구조적으로 취약한 2 개의 영역인 디스크 보어와 디스크와 블레이드의 연결 부위인 도브테일에 대해 형상변수 고찰을 하고자 한다. 최종적으로 형상변수 결과를 기초로 한 개선된 디스크 형상을 제안함과 동시에 좀 더 정교한 형상최적화가 필요함을 확인한다.