• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.380-386
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• 2021

본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재료를 적용하여 PTO 샤프트의 임계 속도를 향상시키는 연구를 진행하였다. 탄소섬유 강화 복합재료의 경우 전단 강도가 낮은 단점이 있어, 이를 보완하기 위해 티타늄-탄소섬유 강화 복합재료 하이브리드 구조로 설계하는 것을 제안하였다. PTO 샤프트에서 요구하는 최대 허용 토크, 임계 속도, 비틀림 고유진동수 기준을 충족시키는 최적의 구조를 설계하고 제작하였다. 제작한 PTO 샤프트의 성능 평가를 위해 진동 시험, 정적 비틀림 시험, 비틀림 내구성 시험이 수행되었고, 진동 시험에서 PTO 샤프트의 임계 속도는 20570 rpm로 티타늄 샤프트 대비하여 7.5% 향상된 것을 확인하였다. 또한 정적 비틀림 시험을 통해 PTO 샤프트의 최대 허용 토크가 2300 N·m로 해당 기준을 충족시키는 것을 확인하였다. 최종적으로 11.3~113 N·m 범위의 하중을 반복하는 비틀림 내구성 시험에서도 10⁶ 사이클 동안 피로파괴가 발생하지 않는 것으로 평가되었다.

• 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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권9호
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• pp.1897-1904
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• 2002

Monotonic torsional and pure torsional low cycle fatigue(LCF) test with artificial degradation were performed on duplex stainless steel(CF8M). CF8M is used in pipes and valves in nuclear reactor coolant system. It was aged at 430$^{\circ}C$ for 3600hrs. Through the monotonic and LCF test, it is found that mechanical properties(i.e., yield strength, strain hardening exponent, strength coefficient etc.) increase and fatigue life(N$\sub$f/) decreases with degradation of material. The relationship between shear strain amplitude(${\gamma}$$\sub$a/)and N$\sub$f/ was proposed.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.63-72
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• 2013

복합트러스교는 프리스트레스 박스거더교의 복부를 강재 트러스로 대체한 교량으로 자중이 경감되는 구조적 장점과 복부 개방구조로 인한 경관성이 매우 우수하여 최근 들어 많이 사용되고 있다. 이러한 복합트러스교의 핵심기술은 강재 트러스와 콘크리트 슬래브를 연결하는 격점구조이며 지금까지 여러가지 격점구조들이 개발되어 실험적 검증을 통해서 실교량에 적용해 오고 있다. 이러한 격점구조는 격점부 국부적인 거동뿐만 아니라 복합트러스 거더의 휨 및 피로 등 전체적인 거동을 좌우하기 때문에 이에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 한편, 복합트러스 교량의 복부 개방구조는 프리스트레스 박스교량에 비해 비틀림 성능을 저하시키는 단점을 가지고 있어 편심하중을 받는 교량이나 곡선교 등에는 아직까지 적용된 사례가 없다. 따라서 복합트러스교가 보다 널리 사용되기 위해서는 비틀림 거동에 대한 정확한 분석이 필요한 상황이다. 이 연구에서는 복합트러스교의 격점구조 형식에 따른 비틀림 거동 특성을 알아보기 위해서 3가지 형태의 박스형 복합트러스 실험체를 제작하여 비틀림 실험을 수행하고 분석해 보았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.3-12
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• 2014

복합트러스교는 프리스트레스 박스거더교의 복부를 강재 트러스로 대체한 교량으로 자중이 경감되는 구조적 장점과 복부 개방구조로 인한 경관성이 매우 우수하여 최근 들어 많이 사용되고 있다. 이러한 복합트러스교의 핵심기술은 강재 트러스와 콘크리트 슬래브를 연결하는 격점구조이며 지금까지 여러가지 격점구조들이 개발되어 실험적 검증을 통해서 실교량에 적용해 오고 있다. 이러한 격점구조는 격점부 국부적인 거동뿐만 아니라 복합트러스 거더의 휨 및 피로 등 전체적인 거동을 좌우하기 때문에 이에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 한편, 복합트러스 교량의 복부 개방구조는 프리스트레스 박스교량에 비해 비틀림 성능을 저하시키는 단점을 가지고 있어 편심하중을 받는 교량이나 곡선교 등에는 아직까지 적용된 사례가 없다. 따라서 복합트러스교가 보다 널리 사용되기 위해서는 비틀림 거동에 대한 정확한 분석이 필요한 상황이다. 기존 연구에서는 복합트러스교의 격점구조형식에 따른 비틀림 거동 특성을 알아보기 위해서 3가지 형태의 박스형 복합트러스 실험체를 제작하여 그 거동을 분석하였다. 이에 이 연구에서는 기존연구를 바탕으로 유한요소 해석프로그램을 이용하여 실험체를 모델링하고 시뮬레이션을 통해 그 거동을 분석하여 해석적으로 검증해 보았다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.183-186
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• 2003

Long shafts for power transmission should transmit torsional load with vibrational stability. Hybrid shafts made of unidirectional fiber-reinforced composite and metal have high fundamental bending natural frequency as well as high torque transmission capability. However, thermal residual stresses due to the coefficient difference of thermal expansion of the composite and metal are developed so that the high residual stresses decrease fatigue resistance of the hybrid shafts, especially at low operating temperatures. In this work, axial compressive preload was given to the shaft in order to change the residual stresses. Static and fatigue torsional tests were performed and correlated with stress analyses with respect to the preload and service temperature.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1320-1329
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• 1990

본 연구에서는 토크로드의 여러가지 성능시험이 하능한 시험기의 설계와 개발 에 관하여 논하려 한다. 토크 로드의 정적 성능은, 반경방향 스프링 특성시험 및 비 틀림 방향 스프링 특성시험 그리고 회전토크 특성시험 등을 통하여 평가된다. 그러 나, 이들 세가지 성능시험을 위한 시험기를 각각 개발할 경우 소요비용이 과다해진다. 따라서, 한정된 예산과 시험기 개발후 시험평가 공정의 간소화 등을 고려하여, 본 시 험기는 3대의 시험기로써 하여야 할 기능을 한대의 시험기로써 할수 있도록 개발하였 다. 시험기 개발에 따른 기술적인 고찰과, 본 시험기로 정하중에서의 토크 로드 부 품의 성능시험을 수행하고 서어보 유압식 구조물 피로 시험기를 사용하여 동 부품의 피로 내구성 시험을 실시하고, 고무의 조성변화, 접착성 개선 등을 통해 내구성을 향 상시킴으로 국산화 개발을 가능케 한 기술적 내용들을 살펴 보고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.577-585
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• 2023

횡비틀림 좌굴은 가설 중 붕괴 사고 등의 안전사고를 유발할 수 있기 때문에 설계단계에서 좌굴에 대한 정확한 안전성 검토가 이루어져야 한다. 횡비틀림 좌굴을 방지하기 위한 방안으로 단부 보강을 통해 거더의 뒤틀림 강도 증가시키거나 크로스 프레임 설치를 통해 비지지길이를 감소하는 방법 등이 있다. 크로스 프레임은 바닥판 합성 이후 구조적 역할이 적은 반면 재료비와 설치비에 따른 인건비 비중이 매우 크며, 용접부의 피로 균열로 인해 유지관리 성능을 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다. 콘크리트 충전 반원기둥보강재를 통한 단부 보강 공법은 반원기둥 형태의 보강재를 통해 플레이트 거더의 단부를 보강하는 공법으로 거더 자체의 뒤틀림 강성을 증가시켜 횡비틀림 좌굴 강도를 증가시킨다. 이 연구에서는 콘크리트 충전 반원기둥보강재가 적용된 플레이트 거더의 뒤틀림 강도 증가로 인한 횡비틀림 좌굴 강도의 영향을 검토하기 위하여 설계식에 의한 결과와 유한요소해석의 결과를 비교하였고 실물재하실험을 통해 검증하였다. 설계식은 경계조건의 구속과 관련된 유효길이계수를 적용하고 있는 Eurocode의 설계식을 사용하였으며 결과를 검증하기 위하여다양한 단면의 유한요소해석을 수행하였다. 이후 횡방향 하중을 통해 뒤틀림을 받는 거더의 실물재하실험을 수행하여 콘크리트 충전 반원기둥보강재의 성능을 확인하였다. 그 결과 CFHPS가 적용된 플레이트 거더는 기존 판형 보강재가 적용된 플레이트 거더와 비교하여 뒤틀림 강도가 증가하였으며 그로 인해 횡비틀림 좌굴 강도가 증가하는 것으로 확인되었다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.317-322
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• 2021

적층 복합재의 특성상 두께 방향 물성이 취약하여 비틀림, 저속충격, 피로 하중 등 복합 하중을 받게 되면 재료 내부의 미세크랙 진전을 통해 층간분리 현상이 발생하게 된다. 이를 방지하고자 Z-pinning, Stitching 등 다양한 3차원 보강 공법과 구조물의 미세균열을 실시간으로 검출하는 구조 건전성 감시 기법이 꾸준히 연구되고 있다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint를 Co-curing 방법으로 제작하였으며, 제작된 시편의 강도 및 파손신호 검출 특성을 평가하였다. 균열과 파손신호 검출을 위하여 전기저항법과 AE법을 사용하였으며, 신호분석을 위한 전용회로를 제작하여 인장시험 중의 파손신호를 분석하였다. 실험결과, I-fiber 스티칭으로 보강된 Single-lap joint 시편은 보강이 없는 Co-cured single-lap joint 시편에 비해 강도가 약 44.6% 향상되었다. 또한, I-fiber로 보강된 Single-lap joint 시편은 강도 향상과 더불어 전기저항법과 AE법에 의한 파손 검출이 모두 가능하므로 파손 모니터링에도 효과적인 구조임을 확인하였다.