• 제목/요약/키워드: 열적 피로

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열영향 평가를 통한 제철공장 공동가대의 피로해석 (A Fatigue Analysis of the Common Stand in a Steel Mill through the Evaluation of Thermal Effects)

  • 박용국;김진곤
    • 동력기계공학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.90-98
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    • 2006
  • 본 연구에서는 체철공장에서 래이들 카의 매우 높은 열에 주기적으로 빈번히 노출되는 공동가대의 열적 피해에 대한 체계적인 평가를 수행하였다 먼저 실험과 함께 유한요소법을 사용한 열해석이 수행되었다. 기존 공동가대와 향후 설치될 신 공동가대 모두에 대한 적합한 기준을 검증하기위하여 가장 심각한 상태에 대한 열평가가 포함되었다. 또한 공동가대에 적합한 방열판의 설계를 위하여 실험결과에 근거한 수치해석이 사용되었다. 마지막으로 새로 설치될 공동가대의 안전성과 내구성을 평가하기위한 피로해석을 수행하였다. 6m 신형공동가대의 열응력해석 및 피로해석 결과 기존 공동가대보다는 취약하나 설치 및 사용에는 문제가 없음을 확인하였다.

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PWR 원전환경에서 오스테나이트 스테인리스강의 피로균열성장특성에 미치는 질소의 영향

  • 민기득;김대환;이봉상;김선진
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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    • pp.39.1-39.1
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    • 2011
  • 가압경수로의 압력경계기기는 약 $300^{\circ}C$, 150기압의 고온고압수환경에서 가동되고 있다. 특히 가압기 밀림관은 고온수와, 저온수가 교차하는 부분으로 열성층 형성으로 열적, 기계적 피로 및 수화학환경이 더해진 부식피로 등에 의하여 손상을 받는다. PWR 원전에서 수화학환경은 대표적으로 용존산소(DO) 5ppb, pH 6~8, 용존수소(DH) <30 cc/kg, 온도 $316^{\circ}C$의 환경을 유지하게 된다. 가압기 밀림관에는 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되는데, 오스테나이트계 스테인리스강은 고온 수화학환경에 민감한 것으로 알려져 있다. 따라서 오스테나이트계 스테인리강을 공기중에서의 기계적특성 및 피로특성을 향상시키기 위하여 질소를 첨가한 스테인리스강을 제조하여 PWR 원전환경에서의 피로균열성장특성을 평가하였다. 실험에 사용된 재료는 PWR 원전 가압기 밀림관 소재인 Type 347 스테인리스강에 0.0005 wt%가 첨가된 상용재와 0.11 wt% 질소가 첨가된 재료이다. 사용된 시편형상은 두께 5 mm, 폭 25.4 mm의 CT 시편이다. 수화학환경은 150기압, 온도 $316^{\circ}C$, 용존산소(DO) 5ppb, 용존수소(DH) 30 cc/Kg, pH는 약 7로 유지 하였으며, 응력비 0.1, 하중 반복속도 10Hz의 기계적 조건에서 하중제어로 시험을 진행하였다. 균열길이는 직류전위차법(Direct Current Potential Drop: DCPD)을 이용하여 측정하였다. 질소함량이 증가할수록 동일 사이클에서 균열길이가 늦게 성장하였고, 피로균열성장속도도 약간 늦어지는 것으로 나타났다. 각 스테인리스강의 피로파면 관찰결과 상용재는 약 1 ${\mu}m$의 산화물들이 생성되는 반면 질소첨가 스테인리스강은 약 0.1 ${\mu}m$정도 산화물이 생성되었다. 산화막의 두께도 질소가 첨가됨으로써 상용재에 비해 얇게 생성되었다. 따라서 질소가 첨가됨으로써 부식환경에서 내산화성이 향상되었으며, 이는 피로균열성장특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

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열적-기계적 반복하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드의 열피로 수명예측 (Prediction of Thermal Fatigue Life of Engine Exhaust Manifold under Thermo-mechanical Cyclic Loading)

  • 최복록;장훈
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권7호
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    • pp.911-917
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    • 2010
  • 본 연구에서는 열적-기계적 주기하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드에 대해서 열응력 해석방법과 열피로수명 예측과정을 제시하였다. 즉, 파손현상이 복잡한 배기시스템의 효율적인 유한요소 모델링 방법과 온도 의존성 재료의 시험결과를 이용한 해석 데이터 구성, 그리고 열사이클 하중에 대한 열응력 및 파손 예측방법을 디젤엔진의 배기매니폴드에 대해서 나타내었다. 일반적으로 배기매니폴드의 파손 취약부에서는 고온영역에서 큰 압축소성변형이 발생하고 냉각시에는 인장의 잔류응력이 나타난다. 따라서 이같은 응력과 변형률의 이력곡선으로부터 소성변형의 진폭 또는 소성에너지의 크기를 얻을 수 있으며 이를 통해서 피로수명을 예측할 수 있다.

LED 가로등 모듈의 열적.광학적특성 연구 (Study on Thermal & Optical Properties of LED Street Lighting Module)

  • 오슬이;조주웅;장성희;이승민;양종경;이주성;박대희
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.273-274
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    • 2009
  • 현재 가로등의 93.3[%]를 차지하고 있는 나트륨램프는 색상이 적황색이며, 시력에 장애와 피로감을 주어 인체에 해로우므로 고효율 램프로 교체되고 있으며 백열전구는 전력을 많이 소모하고 잦은 고장으로 빈번한 대체와 유지보수를 필요로 하므로 LED를 선택하면, 유지보수 비용과 안전성, 에너지 효율성면에서 큰 강점을 갖는다. 본 연구에서는 에너지 효율이 높은 LED 가로등 제작을 위한 모듈을 제작하여, 열적, 광학적 분석을 하였다. 동작 150분 후, LED Module의 PCB기판 6 Point에서 Thermal Grease와 Thermal Pad의 처리에 의한 열적 변화를 측정하였으며, Thermal Grease 처리는 Thermal Pad 보다 평균 3 $[^{\circ}C]$ 정도 낮은 35 $[^{\circ}C]$결과를 얻었으며, 제작된 LED Module의 광학적평가의 결과는 10 [m] 높이에서 $20\times20\;[m^2]$ 면적에 조사된 조도의 최대,최소값은 10.9~0.6 [lx]이고, 주로 10~5 [lx] 값이 조도의 면적을 차지하였으며, 곡선은 옆으로 넓게 펼쳐진 곡선을 나타내었다.

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기계적 및 열적 피로가 교정용 접착제의 결합강도에 미치는 영향 (THE EFFECTS OF MECHANICAL AND THERMAL FATIGUE ON THE SHEAR BOND STRENGTH OF ORTHODONTIC ADHESIVES)

  • 신완철;김종성;김정기
    • 대한치과교정학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.175-186
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    • 1996
  • 본 연구의 목적은 기계적 및 열적피로가 전단결합강도에 미치는 영향을 알아보기위한 것이다. 3종의 비반죽형 접착제(Ortho-one, $MonoLok^2,\;System\;1^+$)로 mesh형의 금속 브라켓(Ormesh)을 교정목적으로 발거된 소구치의 법랑질면을 평탄하게 한 후 부착하고 100만회의 반복비틀림과 1,000회의 thermocycling을 가하였다. 그 후 Instron을 이용하여 전단결합강도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 접착제의 Knoop 경도치는 thermocycling 전에는 $Monolok^2$$64.03kg/mm^2$으로 가장 크고, $System\;1^+$$31.60kg/mm^2$으로 가장 작았으며, thermocycling 후에도 $Monolok^2$$38.08kg/mm^2$로 가장 크고 $System\;1^+$$20.87kg/mm^2$로 가장 작았다. thermocycling 전후 비교시 Ortho-one, $Monolok^2,\;System\;1^+$ 모두에서 유의한 감소를 보였다(P<0.01). 2. 정적 시험군의 전단결합강도는 세 군 간에 유의한 차를 보이지 않았다(P>0.01). 3. 1,000회의 thermocycling 후의 전단결합강도는 $Monolok^2$ 군이 19.34MPa로 가장크고 Ortho-one 군이 13.66MPa로 가장 작게 나타났으며, thermocycling 전과 비교시 Ortho-one 군(P<0.01), $System\;1^+$군(P<0.05) 에서 유의 한 감소를 보였다. 4. 100만회의 반복 비틀림을 가한 후의 전단결합강도는 세 군에서 유사하였으며, 피로시험전과 비교시 세 군 모두 유의한 감소를 보이지 않았다(P>0.01). 5. 접착계면의 파절양상은 모든 군에서 실험조건에 관계없이 주로 브라켓/레진 계면에서 나타났다.

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플립 칩 전자 패키지의 피로 균열이 미치는 열적 기계적 거동 분석 (Effect analysis of thermal-mechanical behavior on fatigue crack of flip-chip electronic package)

  • 박진형;이순복
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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    • pp.1673-1678
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    • 2007
  • The use of flip-chip type electronic package offers numerous advantages such as reduced thickness, improved environmental compatibility, and downed cost. Despite numerous benefits, flip-chip type packages bare several reliability problems. The most critical issue among them is their electrical performance deterioration upon consecutive thermal cycles attributed to gradual delamination growth through chip and adhesive film interface induced by CTE mismatch driven shear and peel stresses. The electronic package in use is heated continuously by itself. When the crack at a weak site of the electronic package occurs, thermal deformationon the chip side is changed. Therefore, we can measure these micro deformations by using Moire interferometry and find out the crack length.

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동시경화 강철-복합재료 원형 단일 겹치기 조인트의 최적설계 (Optimum Design of Co-cured Steel-Composite Tubular Single Lap Joints)

  • 조덕현;이대길
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제24권5호
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    • pp.1203-1214
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    • 2000
  • In this paper, a failure model for co-cured steel-composite tubular single lap joints has been proposed incorporating the nonlinear mechanical behavior of steel adherends and different failure mode s such as steel adherend failure and composite adherend failure. The characteristics of the co-cured steel-composite tubular single lap joint were investigated with respect to the test temperature, the stacking sequence of composite adherend, the thickness ratio of steel adherend to composite adherend, and the scarf ratio of steel adherend. Thus, the optimum design method for the co-cured steel-composite tubular single lap joint was suggested.

액체로켓엔진 연소기 열차폐코팅 내구성 시험 기술동향 (Thermal Barrier Coating Durability Testing Trends for Thrust Chamber of Liquid-propellant Rocket Engine)

  • 이금오;유철성;임병직;최환석
    • 한국추진공학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.103-115
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    • 2013
  • 액체로켓 연소기에 사용되는 열차폐코팅(TBC)의 내구성 시험 기술동향을 조사하였다. 표면 접합력 측정을 위한 기계적 시험, 레이저나 가열로, 버너나 플라즈마 등을 이용한 열피로 시험, 분사기를 이용한 소형 연소시험, 열적 기계적 피로시험 등의 많은 내구성 시험들이 있었다. 연소기에 사용하기 위해 이러한 시편 수준의 시험을 통해 내구성이 확보된 TBC를 결정할 수 있으며, 실제 연소시험을 통해 내구성을 검증할 수 있다.

폴리에틸렌 보트의 열피로 손상의 실험적 평가 (A Experimental Estimation of Thermal Fatigue at Polyethylene Boat)

  • 조석수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권6호
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    • pp.2559-2565
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    • 2013
  • 2000년 이후 FRP 보트 선체 제작에 대한 국제적 법적 규제가 강화되고 있다. 본 연구에서는 보트 선체 재료로 폴리에틸렌을 제안하였다. 폴리에틸렌은 저융점 재료로서 보트가 야외에 장기간 노출되는 경우 심각한 열피로를 받을 수 있다. 고밀도 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 열적 내구성을 실험적으로 평가하기 위하여 삼점굽힘하중조건하에서 변형률 게이지를 이용하여 열응력을 측정한 뒤 열응력 데이터를 기초로 통계학적으로 열피로 손상을 분석하였다.

액체로켓엔진 연소기 열차폐코팅 내구성 시험 기술동향 (Thermal Barrier Coating Durability Testing Trends for Thrust Chamber of Liquid-propellant Rocket Engine)

  • 이금오;유철성;임병직;최환석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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    • pp.603-615
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    • 2012
  • 액체로켓 연소기에 사용되는 열차폐코팅(TBC)의 내구성 시험 기술동향을 조사하였다. 표면 접합력 측정을 위한 기계적 시험, 레이저나 가열로, 버너나 플라즈마 등을 이용한 열피로 시험, 분사기를 이용한 소형 연소시험, 열적 기계적 피로시험 등의 많은 내구성 시험들이 있었다. 연소기에 사용하기 위해 이러한 시편 수준의 시험을 통해 내구성이 확보된 TBC를 결정할 수 있으며, 실제 연소시험을 통해 내구성을 검증할 수 있다.

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