• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.567-573
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• 2017

자동차 부품 중 드라이브 샤프트는 엔진에서 발생하는 토크를 바퀴에 전달하는 동력 전달장치의 핵심 부품이다. 엔진에서 입력되는 비틀림 하중과 주행 중 발생하는 실동하중에 의한 부품의 파손을 방지하기 위해, 고주파 열처리로 강도 및 피로수명이 개선되고 있다. 본 연구에서는 고주파 열처리에 따른 드라이브 샤프트의 피로수명을 정량적으로 평가할 수 있는 피로수명 평가기법을 구축하였다. 드라이브 샤프트의 소재인 SAE10B38M2 강재로 모재 및 경화깊이가 서로 다른 고주파 열처리 시편 두 종을 제작하여 비틀림 하중 하에서의 전단 변형률 제어 피로시험을 진행하였고, 변형률-수명 피로수명 평가에 필요한 피로 물성값을 구하였다. 얻어진 피로 물성값을 이용하여 드라이브 샤프트의 변형률 기반 피로해석을 진행하였으며, 얻어진 피로수명 결과를 시제품 피로시험 결과와 비교하여 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 기계저널
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• 제36권9호
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• pp.855-866
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• 1996

승요차 앞자축에 장착되어 회전하면서 동력을 전달하는 드라이브축은 운행중에 주로 비틀림하중을 받는다. 따라서 동 부품의 피로해석 및 설계를 위해서는 실제 운행중에 받는 서비스토크의 크기, 주파수 등에 관한 데이터가 필요하다. 차량에 탑재된 엔진의 토크와 회전수 등의 규격으로부터 드라이브축에 부가되는 최대 토크 값을 예측할 수 있으나, 자동차 운행주에는 승차인원, 도로조건, 운전자의 운전습관 등 여러가지 외적인 영향으로 인하여 서비스토크가 불규칙하게 변할 것으로 예상되므로 서비스토크를 정확히 예측하기는 어려운 실정이다. 또한, 최근의 자동차 구조부품에 대한 설계개념이 무한수명 설계에서 경량화 설계로 변화되고 있으며, 따라서 자동차 드라이브축도 실제 운용하중을 바탕으로 한 정확한 수명예측 및 강도설계가 요구되고 있다. 본 연구에서는 4륜구동형 승용차용 드라이브축에 대해 실제 운용하중에서의 피로수명을 예측하기 위해 1)텔리메트리를 이용하여 토크를 측정하고, 2) 일정진촉하중하에서의 드라이브축의 비틀림 피로시험을 수행하고, 3) 일정진폭하중하에서의 드라이브축의 비틀림 피로시험을 수행하고, 4) 축류 소재의 피로특성 데이터를 구성하여 5) 자체 개발한 프로그램으로 피로수명을 예측하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.437-442
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• 2014

원자력 발전소의 터빈-발전기 시스템과 같이 일정한 토크와 함께 축 진동에 의한 가변 응력이 인가되는 부재의 경우 비틀림 응력에 의한 피로 파괴 거동을 보인다. 따라서 본 연구에서는 터빈-발전기의 터빈 축에 인가하는 비틀림 응력을 측정하고 응력에 의해 발생하는 피로 파괴 거동을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 터빈-발전기 시스템과 같은 실험 장치를 제작하고 임의의 부하를 인가하여 다양한 비틀림 응력에 대한 피로 파괴 거동을 평가하였다. 특히 기존의 알려진 피로 거동 평가 방법인 응력-수명, 변형률-수명, 균열성장 평가 방법을 동시에 적용하여 평가를 진행하였다. 부하의 크기가 증가하면서 평가 방법과 무관하게 피로 수명이 감소하는 경향이 확인하였으며 5 kV 부하 인가 시 최대 10배의 피로 수명의 감소가 발생하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권11호
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• pp.979-986
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• 2016

등속조인트의 일종인 트리포드 축은 동력전달용으로 고속열차의 KTX와 KTX-산천에 모두 적용되고 있으며, 동력대차에서 모터 감속장치(MRU)와 차축 감속장치(ARU)를 연결해 고속회전동력을 전달하는 핵심 요소이다. 축 방향의 미끄럼 운동이 가능한 트리포드 축은 열차 구동을 위한 토크를 전달하며, 동력전달 시스템에 과토크 발생 시 축의 퓨즈부가 절단되어 동력을 차단한다. 본 연구에서는 리니어 액추에이터를 이용한 대용량 비틀림 시험장치의 개발과 이를 이용한 트리포드 축의 정적 비틀림 강도와 피로수명을 확인하고자 하였다. 또한 구조해석을 통해 축의 취약부를 파악하고 비틀림 피로해석 결과와 실제 피로시험의 결과를 비교분석하여 비틀림 성능 개선을 위한 설계안을 제시하고자 하였다. 한편 트리포드 축의 피로에 따른 열화를 파악하기 위해 히스테리시스 곡선을 이용하였으며, 히스테리시스 곡선의 기울기 변화를 통해 피로고장 시점을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.1-7
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• 1999

비선형 하중/변위 거동을 나타내는 모재 지배 복합재료의 피로수명 예측을 이론과 실험에 의해 연구하였다. 재료의 비선형성을 고려하기 위해 초기 피로계수와 탄성계수의 관계를 나타내는 응력함수를 도입하였다. 피로계수와 참고계수 개념을 기반으로 하여 새로운 피로수명 예측식이 가한 하중 수위의 함수로 유도되었다. 예측 결과는 직교이방성 탄소섬유/에폭시 적층판을 사용한 원통형 시편의 비틀림 피로 실험과 비교되었으며, 제안된 식은 실험치와 잘 일치하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.20-20
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• 1998

풍력발전용 회전날개의 구조설계 요구조건은 크게 제한 강도 요구조건(Limit strength requirement), 강성도 요구조건(Stiffness requirement), 피로수명 요구조건(Fatigue life requirement)의 세 가지를 들 수 있다. 첫째로 제한 강도 요구조건은 운용기간 중에 발생할 수 있는 최대하중에 견딜 수 있어야 하며, 폭풍이나 돌풍의 상황에 대한 안전성을 의미한다. 둘째로 강성도 요구조건은 운용 중 공진을 피하기 위한 고유진동 수확보, 타워와의 충돌을 피하기 위한 변위의 제한, 공력성능의 변화를 피하기 위한 비틀림각의 제한등이 있다 셋째로 피로수명에 대한 요구조건은 요구피로수명 동안에 예상되는 반복하중에 견딜 수 있어야 한다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.352-361
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• 2003

A fatigue damage accumulation model based on the continuum damage mechanics theory was develope(1 where modules decay ratios in tension and shear on used as indicators for damage variables D . In the model, the damage variables are considered to be second-order tensors. Then the maximum principal damage variable, $D^*$ is introduced According to the similarity to the Principal stress, $D^*$ is obtained as the maximum eigen value of damage tensor [D']. Under proportional tension and torsion loadings, fatigue lives were satisfactorily predicted at any combined stress ratios using the present model in which the fatigue characteristics only under uniaxial tension and pure torsion loadings on needed. Fatigue life prediction under uniaxial tension and pure torsion loadings, was performed based on the damage mechanics using boundary element method.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.64-73
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• 2004

A fatigue damage accumulation model based on the continuum damage mechanics theory was developed where modulus decay ratios in tension and shear were used as indicators for damage variables D. In the model, the damage variables are considered to be second-order tensors. Then, the maximum principal damage variable, $D^*$ is introduced. According to the similarity to the principal stress, $D^*$ is obtained as the maximum eigen value of damage tensor [D]. Under proportional tension and torsion loadings, fatigue lives were satisfactorily predicted at any combined stress ratios using the present model in which the Fatigue characteristics only under uniaxial tension and pure torsion loadings were needed. Fatigue life prediction under uniaxial tension and pure torsion loadings, was performed based on the damage mechanics using boundary element method.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.22-22
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• 1997

무공해 에너지원은 화석에너지의 고갈과 환경오염의 심각한 문제로 인하여 절실히 요구되고 있는 실정이다. 그중 풍력발전 시스템은 타 에너지원에 비해 여러 가지 측면에서 유리한 점을 가치고 있다. 본 연구에서는 500Kw급 풍력발전 시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력 성능 및 구조성능을 가지는 회전날개 설계과정을 수행하였다. 공력설계는 운용지역의 풍황을 고려하여 회전날개의 외형을 결정하였고 이를 바탕으로 공력성능해석이 수행되었으며, 구조설계는 복합재료를 사용하여 쉘-스파 구조를 갖도록 설계하여 굽힘 및 비틀림 그리고 피로수명에 대한 구조해석이 수행되었다. 그 결과 4m/s의 미풍에서도 운용가능하며, 12m/s에서는 정격출력 550Kw를 생산할 수 있는 형상이 설계되었고, 또한 20년 이상의 피로수명이 확보되었으며, 공질 등의 동적인 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제7권6호
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• pp.126-131
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• 1998

The influence of shot peening on the fatigue strength of SCM22 steel is investigated in this work. The shot peening process is applied to the heat treated specimens. Then, basic material properties and residual stresses are evaluated for specimens. Rotate bending and torsional fatigue tests are accomplished to investigate the effects of shot peening on the fatigue strength. experimental results show that the fatigue life was increased tremendously by shot peening. The compressive residual stress, which is induced by shot peening process, seems to be an important factor of increasing the fatigue strength.