• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.14 no.4
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• pp.39-45
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• 2010

Thick-walled cylinders, such as a cannon or nuclear reactor, are autofrettaged to induce advantageous residual stresses into pressure vessels and to increase operating pressure and the fatigue lifetimes. As the autofrettage level increases, the magnitude of compressive residual stress at the bore also increases. The purpose of the present paper is to predict the accurate residual stress of SCM440 high strength steel using the Kendall model which was adopted by ASME Code. Hydraulic pressure process was applied in the inner part and thick-walled cylinders were autofrettaged up to 30% overstrain levels. Electro polishing on the surface of autofrettage specimen was performed to get more accurate residual stress. Residual stresses were measured by X-ray diffraction method. The autofrettage surface which was plastically deformed analyzed using a scanning electron microscope(SEM). Although there were some differences in measured residual stress and numerical results, it has a tendency to agree comparatively with each other.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.22 no.2
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• pp.161-168
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• 2018

This study is the analytical review on the inelastic region of CRC column strength curve. The inelastic region of CRC column strength curve is based on the Bleich theory and the maximum residual stress of $0.5{\sigma}_y$. This is somewhat conservative by considering the fact that the maximum residual stress of $0.3{\sigma}_y$ is well known. This study proposes column strength curve for nonlinear behavior of hot rolled structural steel members under axial force and tangent modulus Et, with the maximum residual stress of $0.3{\sigma}_y$ and compares them with those of CRC. The stress of the inelastic column under axial compression exceeds proportional limits and reaches yielding point before applied load render the column bent. The column strength curve that depends on gradually yielding state of section needs to be reviewed. In this study, it is derived that the critical load formular according to material yielding with the maximum residual stress of $0.5{\sigma}_y$ and compared with CRC column design curve.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.3
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• pp.79-84
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• 2003

Cold expansion of fastener holes is a mechanical process widely used in the aerospace industry. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the developed compressive residual stresses on the hole surface. Despite its importance to aerospace industries, little attention has been devoted to the accurate modeling of the process. This study is devoted to the modeling and simulation of the residual stress resulting from the cold expansion of two adjacent fastener holes. Simultaneous cold expansion of two adjacent holes lead to much higher compressive residual stress than sequential cold expansion.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.43-43
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• 2011

BN(Boron Nitride)은 온도와 압력 조건에 따라 안정한 상이 sp3 결합인 cubic 구조의 BN(cBN)과 sp2 결합인 hexagonal 구조의 BN(hBN or tBN)으로 나뉘는데, 이 중 cBN은 우수한 기계적, 물리적, 화학적 특성으로 인해 박막 분야에서 매우 높은 응용가능성을 지니고 있다. 하지만 cBN 박막의 합성과정에서의 필수적인 요소인 높은 압축잔류응력은 cBN을 응용분야에 적용하는데 있어 한계점으로 계속 남아 있었다. 그동안 이러한 잔류응력을 감소시키기 위해 열처리, 이온 주입, 제 3의 물질 첨가 등 다양한 관점에서 접근한 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 cBN 합성과정에서 잔류응력을 감소시키기 위한 방법으로 수소를 첨가하였고, 그에 따른 잔류응력의 변화를 분석하고, 그 과정에서 잔류응력의 형성에 수소가 어떤 역할을 하는지 규명하고자 하였다. cBN 박막은 hBN을 target으로한 unbalanced magnetron sputtering를 사용하여, 실리콘 wafer 위에 합성하였다. 증착압력은 1.3mTorr로, 수소의 첨가량을 증가시키며 잔류응력과 cBN fraction을 관찰하였다. cBN fraction은 FTIR로 분석하였고, 잔류응력은 실리콘 strip의 in-situ 곡률측정법으로 계산하였다. cBN 박막의 조성과 구조 분석, 수소의 역할 규명을 위해 RBS 및 HRTEM을 이용하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.16-16
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• 1998

우주발사체용 로켓트 구조재로 사용되는 알루미늄합금 단조재는 강도확보를 위하여 고온으로 가열후 급냉과정에서 상당한 크기의 잔류응력이 발생되고 이로 인해 기계가공시 변형이 유발되어 조립성이 나빠진다. 잔류응력은 그 크기가 재료의 항복강도를 초과할 때 제거되므로 응력제거(stress relief)를 위해서는 외부하중이 가해져야 한다. 응력제거 처리는 소성변형, 열처리 및 초음파 등의 방법으로 수행되며 소성변형에 의한 제거효과가 가장 크다 형상이 복잡한 형 단조재의 경우 열간단조금형과 동일한 금형을 이용하는 TX52 등의 방법을 적용한다고 알려져 있으나 TX54에 대한 금형설계 및 소성변형률 적용 데이터는 공정 know-how로 분류되어 있다. 잔류응력제거 처리의 해석적 연구로는 판재와 링롤재에 대해서는 인장 및 압축 소성변형에 적용에 대한 결과가 발표된 바 있으나 형 단조재의 경우에는 전무하다

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.46-47
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• 2013

다이아몬드와 같은 $sp^3$ 결합을 가지며, 다이아몬드 다음으로 경도가 강한 입방정 질화붕소(cBN)는 철계금속가공에의 적합성 및 낮은 증착온도로 인하여 표면 코팅소재로의 응용이 크게 기대되어 왔다. 그러나 증착시 cBN 상의 핵생성 이전에 필연적으로 증착되는 비정질 질화붕소(aBN) 및 육방정 질화붕소(hBN) 층의 대기 하에서의 불안정성 그리고 cBN 상의 증착에 수반되는 높은 압축 잔류응력으로 인해 모재와의 밀착력이 낮아지는 문제점 등으로 인해 응용이 크게 제한되어져 왔다. 본 발표에서는 아르곤(Ar)과 질소($N_2$)를 반응가스로 이용하여 스퍼터링법으로 증착한 질화붕소에서 발생하는 높은 잔류응력의 원인과 이를 낮추기 위해 반응가스에 첨가한 수소의 효과에 대해서 상세히 고찰해 보고자 한다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.13 no.4
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• pp.327-335
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• 2001

The characteristics and production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe were elucidated from the results of three-dimensional thermal elastic-plastic FEM analysis. When the steel pipe was jointed by multi-pass welding, the stress components of circumferential direction and radial direction near welded joints on the inner surface and the outer surface of the pope were tensile. The stress component of axial direction on the inner surface was tensile and on the outer surface was compressive. On the other hands, the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe was investigated. Residual stress generated by welding of the steel pipe was investigated not only by the thermal history but also by geometrical shape. Then, the generality of the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding was confirmed.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.14 no.1
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• pp.7-15
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• 1994

The two-dimensional elastoplastic analysis was peformed to reveal a detail residual stress distribution of ceramic/metal joint specimen using finite element method and X-ray method. The highest tensile residual stress, ${\sigma}_x$ perpendicular to the interface appeared at the edge of the ceramic near the interface. In the vicinity of the interface, the high stress concentration occurs and residual stress distributes three-dimensionally. Therefore, the measured stress distribution differed remarkably from the result of the two-dimensional finite-element analysis. Especially at the center of the specimen near the interface, the residual stress, ox obtained from the finite element analysis was compressive, whereas X-ray measurement yielded tensile ${\sigma}_x$. Therefore, it is also attempted to investigate the finite element model for the prediction of residual stress ${\sigma}_x$ distributed nearly the interface of joint.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.21 no.1
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• pp.55-62
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• 2009

Blast cleaning has been applied in steel bridges for cleaning forged surface and increasing adhesive property of applied coating systems. Blasting is the operation of cleaning or preparing a surface by forcible propelling a stream of abrasive metals against it. Blast cleaning may improve surface geometry and induce compressive residual stress, and eventually may increase fatigue life of weld joints. In this paper, fatigue tests were carried out on three types of non-load-carrying fillet welded cruciform joints, as-welded joints, blast-treated joints, and stress-relieved joints after blasting, in order to investigate effect of blast cleaning on fatigue behavior of the weld joints. By Blast cleaning, the weld toe radius was increased by 29% and compressive residual stress was induced near weld toes. Blast cleaning increased fatigue life and fatigue endurance limit of the weld joints. When the applied stress ranges decreased, the increment in fatigue life became larger. About a 150% increase in fatigue limit could be realized by using blast cleaning.