• 제목/요약/키워드: 유한피로수명

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White etching layer의 두께변화에 따른 접촉피로수명 평가 (Contact Fatigue Analysis of White Etching Layer according to Thickness Variation)

  • 서정원;권석진;전현규;이동형
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권8호
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    • pp.35-41
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    • 2010
  • White Etching Layer(WEL) is a phenomenon that occurs on the surface of rail due to wheel/rail interactions such as excessive braking and acceleration. Rolling Contact Fatigue(RCF) cracks on the surface of rail have been found to be associated with WEL. In this study, we have investigated RCF damages of white etching layer using twin disc testing and fatigue analysis. These tests consist of wheel flat tests and rolling contact fatigue tests. WEL has been simulated by wheel flat test. It has been founded that the WEL with a bright featureless contrast is formed on the surface of specimen by etching. Rolling contact fatigue test was conducted by using flat specimens with the WEL generated by the wheel flat test. It has been observed that two types of cracks occur within the specimen. The contact fatigue test was simulated in 2D elastic-plastic FE simulations. Based on loading cycles obtained from the finite element analysis, the fatigue life analysis according to the thickness variation of WEL was carried out. The longest fatigue life was observed from the thickness of 20um.

레일표면손상이 접촉피로수명에 미치는 영향 (Effect of Rail Surface Damage on Contact Fatigue Life)

  • 서정원;이동형;함영삼;권성태;권석진;최하영
    • 한국정밀공학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.613-620
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    • 2012
  • Rails are subjected to damage from rolling contact fatigue, which leads to defects such as cracks. Rolling contact fatigue damages on the surface of rail such as head check, squats are one of growing problems. Another form of rail surface damage, known as "Ballast imprint" has become apparent. This form of damage is associated with ballast particles becoming trapped between the wheel and the surface of rail. These defects are still one of the key reasons for rail maintenance and replacement. In this study, we have investigated whether the ballast imprint is an initiator of head check type cracks and effect of defect size using Finite element analysis. The FE analysis were used to investigate stresses and strains in subsurface of defects according to variation of defect size. Based on loading cycles obtained from FE analysis, fatigue analysis for each point was carried out.

유한평판 및 T-joint 필렛 용접부에 있어서 3차원 표면균열의 피로 파괴거동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Fatigue Fracture Behaviour of Surface Crack in Finite Plates and Fillet Welded T-joint)

  • 한문식;김재동;이호섭
    • 대한조선학회논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.275-284
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    • 1991
  • 최근 압력용기, 고압배관, LNG Tank 및 선체등의 구조물 파괴에 대한 안전성을 보증하기 위하여, 구조부재의 표면결함에 대한 균열성장 거동을 파악하는 것이 중요한 과제중에 하나라고 인식되어지고 있다. 본 연구에서는 단일 및 복수표면 결함의 피로균열 성장을 바탕으로 표면에서 관통되기까지의 균열성장 수명의 추정등 실질적이고 일반적인 문제들을 해석할려고 시도하였다. 또한, 복수균열 문제에 적용하기 위하여 복수 언더컷의 합체진전현상을 검토하였으며 단일 언더컷과 복수 언더컷의 전파특성이 유사함을 밝혔다.

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유한요소법에 의한 튜블라 이음부의 응력집중계수 및 피로강도 해석 (A Study on the Stress Concentration Factor and Fatigue Strength for T-Tubular Joints by FEM)

  • 엄동석;강성원;하우일
    • 한국해양공학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.141-150
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    • 1994
  • In designing, the strength of tubular joint has been an important problem for integrity of steel structures in which many tubular members are used. This paper presents the results of FEM analysis on stress concentration and fatigue crack initiation life for two types of tubular joints. One is circular and rectangular T type joints which consist of circular brace and rectangular chord. Another is circular and circular T type joints which consist of circular brace and circular chord. FEM analyses were performed under the axial load and in-plane bending moment. The fatigue crack initiation life can be estimated by using $\varepsilon$-N curve and by applying the Palmgren-Miner linear damage rule. According to the results, the stress concentration factor(SCF) of circular and rectangular joints is higher than that of circular and circular joints. The fatigue crack initiation lives of circular-circular joints and circular-rectangular joints were calculated.

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전투기 레이다용 전자부품 수명평가를 위한 Steinberg 피로한계식 적용방안 연구 (A Study on the Application Method of Steinberg Fatigue Limit Equation for Electronic Part Life Assessment of Fighter Aircraft Radar)

  • 김덕주;하승룡;강민성;허재훈
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.319-327
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    • 2020
  • In this study a methodology to evaluate fatigue life of the electronic parts for the fighter radar unit under random vibration loading is presented. To do this, one parameter for the 3-σ RMS quation of Steinberg fatigue model is modified to come up with a printed circuit board(PCB) with multiple electronic parts, while fundamental frequency and dynamic deflection of the PCB are calculated from a MATLAB based finite element computer code. For the RIFA structure selected in this study, the 3-σ RMS fatigue limit displacement is reduced to 0.741 times as much as the Steinberg model. This investigation allows to assess the life of multiple electronic parts mounted on the PCB with reinforced metal cover/body showing non-sinusoidal deflection patterns.

소듐냉각 고속로 연료봉단의 접촉부 손상예측을 위한 가속시험 방법 (Acceleration Test Method for Failure Prediction of the End Cap Contact Region of Sodium Cooled Fast Reactor Fuel Rod)

  • 김형규;이영호;이현승;이강희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권5호
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    • pp.375-380
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    • 2017
  • 본 논문은 한국원자력연구원에서 개발 중인 소듐냉각 고속로 핵연료의 연료봉 하단 마개에 있는 관통구멍과 마운팅 레일의 원기둥 형상과의 접촉부에 발생하는 접촉 손상을 예측하기 위한 가속시험 방법을 연구한 것이다. 가속시험 조건으로서 연료봉의 유체유발진동수 및 진폭을 유한요소 해석을 통하여 구하였다. 약 35000 시간의 연료봉 수명기간을 고려한 가속시험 시간을 결정하기 위해 일반 기계부품류의 신뢰성 평가 방법을 적용하였으며, 이때 가장 보수적인 형상 모수와 원자로 내에서의 연료봉 파손허용 개수 기준 및 연료봉 피복관 재료인 HT-9강의 피로수명 데이터를 이용하였다. 시편의 개수를 5개로 하였을 때, 최종적으로 계산된 가속 시험시간은 각 시편 당 16.5시간이었다. 가속시험 후 전체 시편에 어떠한 접촉손상도 관찰되지 않을 때 연료봉의 수명기간 중 $B_{0.004}$ 수명이 신뢰수준 99%로 보장되는 것으로 평가하였다.

굽힘 하중하에서 유연 및 무연 솔더 조인트의 신뢰성 평가 (Reliability Assessment of Lead-contained and Lead-free BGA Solder Joints under Cyclic Bending Loads)

  • 김일호;이순복
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제13권1호통권38호
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    • pp.63-72
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    • 2006
  • 최근에 모바일 기기의 사용이 늘어남에 따라 굽힘 응력에 대한 패키지 접합부의 신뢰성에 대한 관심이 다시 높아지고 있다. 기존의 굽힘실험은 생산공정 및 운반 등에 파손을 방지하기 위해서 수행되었으나 최근에는 모바일 기기의 이동 및 사용에 따라 발생되는 응력에 대한 저항성 평가나 드롭시험의 대용으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 정확한 4점 굽힘 실험 방법을 도입하여 유연 솔더 조인트와 무연 솔더 조인트의 굽힘 피로 시험에 대한 저항성을 평가하고, 단면 관찰과 유한요소법을 이용한 해석을 수행하였다. 높은 하중이 작용하게 되면, 유연 솔더 조인트가 보다 긴 피로수명을 갖으며, 낮은 하중이 작용할 때는 무연 솔더 조인트가 긴 수명을 가지게 된다. 크랙은 시편의 외각에서 발생되어 안쪽으로 진행하게 되며, 소성변형이 손상의 대부분을 자치하게 된다.

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맞대기 이음 용접의 피로수명에 베벨 각도가 미치는 역할 (Role of Bevel Angles Influenced on the Fatigue Life of Butt-welded Joints)

  • 박지환;한창완;정승빈;박성훈
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.141-147
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    • 2014
  • This study aims to investigate the influence of bevel angles on the fatigue life of V-groove butt-welded joints with back-plates made by SM490A steel material, generally used for excavators, because changes in the geometry, material and surface properties of welded regions affect the fatigue life of welded structures. Butt type test specimens were prepared by the $CO_2$ welding of rolled steel plates (SM50A steel) with a thickness of 13.5 mm at a welding speed of 30 cm/min and these Butt type test specimens had two different groove angles, which are $40^{\circ}$ (A type) and $30^{\circ}$ (B type). In order to investigate differences in fatigue life between two types, 4-point bending fatigue tests were conducted with a stress ratio of R=0.1 under the cyclic loading environment at a frequency of 5 Hz at room temperature. The fatigue life of A type specimens was approximately 7% higher than that of B type specimens. The stress concentration factors calculated by finite element analysis were 2.16 for A type and 2.25 for B type, whose difference was caused by the influence of the back-plates of butt-welded structures. The current results could provide important guidelines to determine the V-groove angle of butt-welded joints with a satisfactory fatigue life, although under severe operating conditions.

운전하중하의 레인플로집계법을 이용한 철도차량 무개화차의 피로누적손상과 수명예측 (Fatigue Cumulative Damage and Life Prediction of Uncovered Freight Car Under Service Load using Rainflow Counting Method)

  • 백석흠;이경영;문성준;조석수;주원식
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제13권2호
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    • pp.1-9
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    • 2005
  • An end beam is one of the most important structural members supporting uncovered freight under in-service loading. In general, it needs to endure over 25 years. However fatigue fracture has occurred at dynamic stress concentration location of the end beam because user's specifications demanded high speed and vehicle manufacturer made the uncovered freight car with comparatively low strength and stiffness. For durability analysis, finite element analysis is performed to evaluate the problem of uncovered freight structure and local strain. The uncovered freight car was operated on actual problematic railroad line to measure dynamic stress versus time history on the critical part from which a crack is initiated often. Rainflow cycle counting method was used to estimate fatigue damage at dangerous area under operating condition. Therefore, this study shows that analytical fatigue life at the end beam can be predicted on the basis of S-N curve and structure analysis and has a fairly good correlation with experimental fatigue life.

복합재가 적용된 고효율 소형 수직축 풍력터빈 블레이드의 공력 설계 및 구조 설계에 관한 연구 (Aerodynamic and Structural Design of A High Efficiency Small Scale Composite Vertical Axis Wind Turbine Blade)

  • 공창덕;이하승;김인권
    • 한국항공우주학회지
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    • 제39권8호
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    • pp.758-765
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    • 2011
  • 최근 화석 에너지의 고갈로 신재생 에너지 중에서 풍력 에너지가 각광받고 있다. 본 연구는 국내 기상과 같이 저 풍속 지역에 적합한 500W급 수직축 풍력 터빈에 관한 연구로서 공력 설계를 통해 저풍속에서도 고효율과 저소음을 가진 형상을 제시하였으며, 복합재료를 적용하여 블레이드의 구조 설계를 수행하였다. 구조 설계 후 유한 요소 모델링을 통하여 응력, 변형, 좌굴, 공진가능성에 관한 해석을 수행 하였다. 또한 피로 수명을 예측 하였으며, 최종 제작된 풍력 터빈은 구조 실험과 성능 시험을 통하여 구조 해석 결과 및 공력 해석 결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.