• 동력기계공학회지
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• 제5권1호
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• pp.80-88
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• 2001

The spot welding method has been used in the joining of structures, automotive body, railway carriage, aircraft, household electric appliances, precision parts etc., because of brief working, easy automation, available mass production, and convenience. In this paper, the effects of welding conditions on the fatigue life and the prediction of fatigue life based on fracture mechanics theory of spot welded joint were investigated. Fatigue tests were conducted with the tensile-shear specimens welded in the various current using cold rolled steel sheets. Fatigue life of spot welded joint was predicted and compared with experimental results. Using FEM(finite element method), we analysed the distribution of stress and the condition of deformation on the environments of nugget.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1185-1191
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• 2014

가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권11호
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• pp.1410-1417
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• 1999

A thorough understanding of the transient behavior during start-up is essential in the design and operation of the heat recovery steam generator(HRSG). During this period of time, material that is exposed to high temperature and experiences a large temperature variation is subject to high thermal stress. In this work, a transient formulation of the HRSG is constructed including the estimation of the thermal stress and fatigue of the drum wall. Start-up behavior of a single-pressure HRSG is analyzed and the effect of bypassing part of the gas turbine exhaust flow on the thermal stress evolution is examined. It is found that the modulation of the gas flow rate using a bypass damper is very useful in view of reducing the thermal stress of the drum and ensuring the fatigue lifetime.

• 한국분말재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-15
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• 2004

FGM은 원하는 물성의 점진적인 변화를 통해 재료에 다양한 특성을 확보할 수 있는 방법이다. 여러FGM의 제조 방법 중 분말야금법과 열용사법이 많이 사용되며, FGM적용은 열ㆍ기계적 물성이 요구되는 응용분야에서 가장 전망이 있고 현재 가장 많은 연구가 진행되어 왔다. 경사기능의 도입은 2층 구조의 재료에 비하여 열팽창 계수의 차이에 의한 층간 잔류응력 집중을 완화 시켜 접합 강도와 열 충격 특성 및 열피로 특성 등의 향상을 가져왔다. 그러나 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되어지는 경우, 표면에서 가까이 위치한 금속부의 산화에 의해서 2층 구조보다 저하된 열피로 특성을 보였다. 이러한 점들은 FGM이 가지고 있는 근본적인 문제이므로 응용처의 환경에 대한 고려가 필요하다. 내열 재료뿐만 아니라, 구조용 재료에서도 기계적 물성의 향상을 위해 FGM이 시도되고 있는 등, 현재까지 응용분야의 확대 가능성은 무한하다. 경사 기능 재료를 실제 적용하는데 있어서 문제점으로 지적되고 있는 점들은 1)경사 기능 재료의 신뢰성, 2)경사 기능 재료의 설계, 3)경사 기능 재료의 제조 공정 등의 세 가지 문제점으로 요약할 수 있다. FGM에서의 물성의 변화는 미세구조의 변화 등으로 단순히 rule of mixture로 해석되지 않는다. 이를 위하여 최근 전산 모사를 통해 조성 경사도 및 재료 선정 등에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이며, 새로운 제조 방법 개발 및 개량이 꾸준히 진행되고 있어 향후 FGM의 적용에 대한 전망은 밝다.

• 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.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.118-126
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• 2000

용접이음재에서는 용착금속, 열영항부 및 모재가 열사이클 및 조직의 변화에 의하여 각종 기계적 성질의 차이가 있으며, 특히 부식환경에서는 이들의 영향이 현저하게 나타나는 경우가 많다. 또 용접이음재의 피로강도는 이음형식, 용접금속 및 열영향부의 특성, 사용환경과 응력의 종류에 따라 변화한다. 따라서 본 연구에서는 현재 선박 및 해양구조물의 건조에 많이 채용되고 있는 TMCP 강재의 $CO_2$ 가스 용접이음재의 열영향부에 대한 대기중 및 부식환경중에서의 회전굽힘피로시험을 실시하여 피로균열의 발생 및 성장거동을 조사 검토하였다. 또한 대기중의 피로강도와 부식환경중의 피로강도를 비교함으로써 부식효과 및 응력집중효과 등을 고려한 용접이음재의 부식환경중에서의 피로강도 평가법 및 피로강도 설계곡선을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권12호
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• pp.3088-3095
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• 2000

Creep-fatigue crack growth behavior was experimentally measured particularly when a crack was located in the heat affected region of lCr-5Mo steel. Load hold times of the tests for trapezoidal fatigue waveshapes were varied among 0, 30, 300 and 3,600 seconds. Time-dependent crack growth rates were characterized by the $C_r$parameter. It was found that the crack growth rates were the highest when the crack path was located along the fine-grained heat affected zone(FGHAZ). Cracks located in other heat affected regions had a tendency to change the crack path eventually to FGHAZ. Creep-fatigue crack growth law of the studied case is suggested in terms of (da/dt)$_{avg}$ vs. ($C_t$)$_{avg}$ for residual life assessment.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권10호
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• pp.1626-1635
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• 1997

It is important to ensure the reliability of the first localized reactor vessel steel. To satisfy with this purpose, a study on the impact/hardness, low cycle fatigue(LCF), crack growth rate(da/dN) and fracture toughness( ) of base material(BM) and weld metal(WM) were performed under room temperature air and corrosion conditions. A summary of the results is as folows : (1) Charpy impact absorbed energy of BM was the highest value, heat affected zoon(HAZ) and the lowest, WM. The hardness of BM was similar to HAZ. (2) Coefficients of Manson equation using the monotonic tensile test data were obtained for the present material. (3) The effects of stress ratio and ambient (120.deg. C and NaCl) condition on da/dN were investigated, da/dN with NaCl condition expressed the highest value. (4) The results of Charpy V-notch impact test had good correlation with $K_{IC}$ characteristics and the lowest curve of $K_{IC}$ for BM was derived, more researches about WM and HAZ are required hereafter.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.789-798
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• 2013

형식인증시험을 통해 획득된 풍력발전기의 기계적 하중 데이터를 분석하기 위한 관련 프로그램 개발과 절차가 수행되었다. IEC 61400-13 규격을 기반으로 하는 측정 데이터에 대한 검증, 하중유형에 따른 분류, 시계열 및 통계 데이터 분석, 파워 스펙트럼 밀도함수 및 피로하중 스펙트럼 계산, 등가하중 계산 등의 절차가 본 프로그램을 통해 수행되었다. 수집된 데이터들이 피로하중을 산정하기에 충분한가를 판단하기 위해 정상전력생산의 경우에 대한 수집행렬을 구성하였다. 50 개의 하중 범위 분할 개수를 사용하는 우수집계법을 통해 피로하중 스펙트럼이 얻어지며, 사용된 재료에 따라 다르게 S-N 선도의 기울기를 적용하여 최종적으로 등가하중을 산출하였다. 모노파일 하부구조를 가지는 NREL 5MW 풍력발전기의 공탄성 시뮬레이션 데이터에 이용하여 위의 전반적인 절차를 수행하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.1192-1202
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• 1994

Fatigue behavior and life prediction were presented for thermal-mechanical and isothermal low cycle fatigue of 12Cr forged steel used for high temperature applications. In-phase and out-of-phase thermal-mechanical fatigue test at 350 to 600.deg. C and isothermal low cycle fatigue test at 600.deg. C were conducted using smooth cylindrical hollow specimen under strain-control with total strain ranges from 0.006 to 0.015. Cyclic softening behavior was observed regardless of thermal-mechanical and isothermal fatigue tests. The phase difference between temperature and strain in thermal-mechanical fatigue resulted in significantly shorter fatigue life for out-of-phase than for in-phase. The difference in fatigue lives was dependent upon the magnitudes of inelastic strain ranges and mean stresses. Increase in inelastic strain range showed a tendency of intergranular cracking and decrease in fatigue life, especially for out-of-phase thermal-mechanical fatigue. Thermal-mechanical fatigue life prediction was made by partitioning the strain ranges of the hysteresis loops and the results of isothermal low cycle fatigue tests which were performed under the combination of slow and fast strain rates. Predicted fatigue lives for out-of-phase using the strain range partitioning method showed an excellent agreement with the actual out-of-phase thermal-mechanical fatigue lives within a factor of 1.5. Conventional strain range partitioning method exhibited a poor accuracy in the prediction of in-phase thermal-mechanical fatigue lives, which was quite improved conservatively by a proposed strain range partitioning method.