• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2022년 정기학술대회 논문집
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• pp.311-312
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• 2022

최근 발생한 경주 및 포항 지진으로 인해 다수의 매립배관 손상이 보고되었다. 벨로우즈 신축관이음은 기하학적 특성으로 인해 진동 및 침하 등으로 인한 손상을 저감시킬 수 있다. 벨로우즈 신축관이음관의 내진 성능평가에 대한 실험적 혹은 해석적 연구는 미미한 상황이다. 본 연구는 벨로우즈 신축이음관의 내진성능을 분석하기 위해 반복하중 기반의 실험적 연구를 수행하였다. 또한 실험결과를 기반으로 3차원 유한요소 모델을 구축하였으며 실험과 해석에서 얻어진 하중-변위 관계를 비교하였다. 해석 모델에서 전체적인 강성이 큰 것으로 나타났으며 최대 변위가 작용할 때 에너지 소산량은 약 10% 가량 큰 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2023년 정기학술대회 논문집
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• pp.305-306
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• 2023

지반 침하 및 액상화 등에 따른 과도한 상대변위로 인한 매립배관 시스템의 손상을 저감시키기 위해 종종 벨로우즈 신축이음관은 사용된다. 벨로우즈 신축이음관의 성형과정에서 회선의 벽두께 감소와 같은 구조적인 불확실성이 발생할 수 있으며 특히, 벽두께 감소는 벨로우즈 신축이음관의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 매립배관 시스템의 효율적인 유지관리를 위해 회선의 벽두께 감소에 의한 벨로우즈 신축이음관의 성능평가는 필요하다. 하지만 회선의 벽두께 감소가 벨로우즈 신축이음관의 성능에 미치는 영향을 조사하는 연구는 미미하다. 따라서 본 연구는 기초적인 연구로써 고충실도 유한요소 모델을 이용하여 단조하중을 받는 벨로우즈 신축이음관의 벽두께 감소에 의한 성능을 평가하고 민감도 분석을 수행하였다. 각 회선의 벽두께 감소를 20%로 적용하였을 때 최대하중은 약 3% 감소하는 것으로 나타났으며 2번 회선의 벽두께 감소가 최대하중 감소에 비교적 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.587-592
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• 2016

LNG 선박용 벨로우즈는 극한의 환경에서 지속적인 진동 그리고 큰 온도변화에 따른 수축과 팽창을 견뎌내야 하는 피로수명과 해수환경에서의 내식성을 가져야 한다. 이러한 특성을 갖기 위해서는 저온에서의 인성이 강하고 내부식성이 강한 재료를 사용하여 최적화된 성형조건을 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서는 벨로우즈의 최적화된 설계 조건과 성형방법이 뒷받침되어야 한다. 본 연구에서는 기계적 강성과 신뢰성이 높은 극저온용 벨로우즈를 개발하기 위하여 유한요소 해석을 통해 벨로우즈를 설계하였다. 또한 두 가지의 성형방법을 통해 설계된 벨로우즈를 제작하여 최적화된 성형조건을 도출하고자 하였다. 기계식 성형방법과 하이드로포밍 방법을 통해 벨로우즈를 성형하고 성형방법에 따른 벨로우즈의 기계적 특성을 비교하기 위하여 성형부의 높이, 두께 및 비커스 경도 값을 측정하였다. 이를 통해 기계식 성형방법으로 제작된 벨로우즈의 경도 값이 하이드로포밍 제작 벨로우즈보다 더 높은 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.61-61
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• 2004

벨로우즈는 차량의 배기계나 공장의 덕트 등에 진동 절연을 목적으로 장착되는 부품으로서 제품의 특성상 진동 하중을 많이 받기 때문에 여러 겹으로 설계하는 경우가 많다 또한, 대부분의 제품이 그러하듯이 유한요소해석을 적용하여 제품의 특성을 조기에 평가함으로써 개발의 효율성을 높일 수 있다. 그러나, 여러 겹으로 되어있는 제품의 특성을 그대로 모델링 하였을 때는 유한요소의 수가 지나치게 증가하는 경향이 있기 때문에 해석을 수행하기 어렵다.(중략)

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.1007-1013
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• 2011

상용차용 다층관 벨로우즈는 우수한 유연성과 내구성이 요구되므로 단층으로 제조되는 승용차용 벨로우즈와는 다르게 다층의 형태로 제작된다. 단층 벨로우즈의 유한요소해석과 최적화에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 층과 층사이에 갭이 존재하는 다층형 벨로우즈의 유한요소해석과 최적화 연구는 미진하다. 따라서 본 연구에서는 해석의 신뢰성 향상을 위해 다층형 벨로우즈에 적합한 유한요소 모델을 제시하였으며, 다층관 벨로우즈의 형상 최적화를 위해 실험계획법과 D-Optimal 방법에 기반을 둔 순차적 실험계획에 의한 크리깅 메타모델을 적용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.432-437
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• 2016

본 연구는 금속 주름관, 내부 스프링, 금속마개 등으로 구성된 소형 벨로우즈 세트의 거동에 대하여 연구하였다. 벨로우즈는 자동차용 에어컨의 제어를 위한 전자기제어밸브의 핵심 부품으로써 기계적 하중과 외부 압력에 대하여 민감하고 정확하게 작동하여야 한다. 벨로우즈 설계 인자 도출을 위하여, 소형 인장시험기를 이용하여 벨로우즈 내부 스프링의 스프링 상수를 측정하고, 벨로우즈 세트의 하중-변위 선도를 측정하였다. 내부 스프링의 하중-변위 관계는 선형관계를 나타내었다. 벨로우즈 세트의 하중-변위 관계는 변위가 작을 때는 낮은 기울기를 가지고 하중이 증가하다가 이후 선형으로 증가하는 특성을 나타내었다. 실측 결과를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 외부 주름관의 유효 물성을 도출하고 유한요소 모델링을 확보하였다. 원통형의 형상을 고려하여 축대칭 모델을 적용하였으며, 주름관은 쉘 요소를 적용하였다. 확보한 모델을 활용하여 냉매 압력에 따른 벨로우즈의 거동에 대한 연구를 수행하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.1439-1450
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• 1995

Bellows is a familiar component in piping systems as it provides a relatively simple means of absorbing thermal expansion and providing system flexibility. In routine piping flexibility analysis by finite element methods, bellows is usually considered to be straight pipe runs modified by an appropriate flexibility factor; maximum stresses are evaluated using a corresponding stress concentration factor. The aim of this study is to develop a bellows finite element, which similarly includes more complex shell type deformation patterns. This element also does not require flexibility or stress factors, but evaluates more detailed deformation and stress patterns. The proposed bellows element is a 3-D, 2-noded line element, with three degrees of freedom per node and no bending. It is formulated by including additional 'internal' degrees of freedom to account for the deformation of the bellows corrugation; specifically a quarter toroidal section of the bellows, loaded by axial force, is considered and the shell type deformation of this is include by way of an approximating trigonometric series. The stiffness of each half bellows section may be found by minimising the potential energy of the section for a chosen deformation shape function. An experiment on the flexibility is performed to verify the reliability for bellows finite element.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1105-1111
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• 2015

배기계는 엔진 및 현가계와 함께 차량의 주요 가진원 중의 하나이다. 배기계는 엔진과 직접적으로 연결된 시스템으로서 차체와의 연결 마운트를 통하여 엔진 구동 시의 진동을 차체로 전달한다. 따라서 배기계로부터 전달되는 진동을 저감하기 위해서는 배기계 진동특성을 예측해야 하고, 배기계의 주요부품인 벨로우즈의 정확한 특성을 묘사해야 한다. 그러나 벨로우즈는 복잡한 형상으로 인하여 특성을 예측하는 데에 어려움이 있었다. 설계 단계에서 벨로우즈에 대한 등가 변환 이론이 적용되었지만, 구간에 따라 주름의 크기가 달라지는 차량용 벨로우즈에 적용하기에는 부족함이 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석기법을 이용하여 차량용 벨로우즈의 모델링 기법을 제시하고, 그 정확성을 실험결과와 비교하여 입증하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.1273-1281
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• 1988

본 연구에서는 복합 셸구조에 유리한 축대칭 원추대 요소(axisymmetric coni- cal frustum element)의 유한 요소법을 이용하였고, 고유 진동수와 진동 모우드를 구 하여 벨로우즈의 동특성을 규명하였다. 또한, 벨로우즈의 기하학적인 형상을 변수로 한 동특성의 변화를 검토하여 벨로우즈의 동적인 안정성에 관한 설계 자료를 제시하고 자 하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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• pp.659-663
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• 1997

In this paper, a simplified vibration analysis model for bellows was presented to avoid excessive effort required for shell model. To reduce degree of freedom, bellows was modelled using one dimensional beam element. The equivalent mass and stiffness matrices were obtained based upon Guyan reduction process. The results were compared with the confirmed results, which were in good agreement.