• 한국항공우주학회지
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• 제35권7호
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• pp.601-611
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• 2007

기계적 체결로 조립된 대부분의 항공기 구조는 볼트나 리벳구멍 가장자리의 부재간 접촉면 또는 체결구멍 부위에서 프레팅 손상을 받게 된다. 이러한 프레팅 부분슬립 경계부위에는 높은 접촉응력이 유발되고 이로 인해 프레팅 피로균열이 조기에 발생되어 피로수명을 현저히 감소시키게 된다. 본 연구는 2024-T351 알루미늄 합금판에 대하여 서로 다른 프레팅 조건하에서 일련의 프레팅 피로실험을 수행하여 역학적 파라미터와 프레팅 접촉조건 변수들과의 정량적 연계성을 검토하였다. 그리고 역학적 파라미터를 기초로 하는 기존의 수명예측 모델의 유효성을 분석하고 수정 적용하였다. 또한 파라미터 변화에 따른 접촉면에서의 응력 및 변형률 변화 거동을 고찰하기 위하여 탄소성 유한요소해석을 통하여 접촉응력을 해석하고 프레팅접촉 파라미터들과 피로균열 발생수명 사이의 관계에 대해 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권12호
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• pp.1048-1058
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• 2017

우주용 전장품의 주요 고장 메커니즘 중 하나는 발사진동에 의한 기판의 반복적인 굽힘에 의한 솔더 접합부 피로파괴이며, 상기의 잠재적 위험요소에 대해 피로수명 평가를 통한 조기진단의 필요성이 증대되고 있다. 종래 연구에서 제안된 솔더부 수명예측 기법은 실장기법이 달라지면 예측결과의 정확성을 장담할 수 없으며, 다수의 실장기법이 적용된 고집적 기판의 유한요소모델 구축에 많은 시간과 노력이 수반되는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존 연구의 한계점 극복을 위해 우주용 전장품 구조 신뢰성 평가의 새로운 접근법으로 상용 신뢰성 수명예측 도구인 Sherlock을 이용한 기판의 수명예측을 실시하고 발사진동 수명시험을 통해 분석결과의 타당성을 검증하였다. 또한 전자소자 및 솔더 높이에 따른 피로수명 영향성 분석을 통해 Sherlock이 우주용 전장품의 구조 신뢰성 평가에 있어서 유용한 도구임을 입증하였다.

• 기계저널
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• 제43권6호
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• pp.62-65
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• 2003

이 글에서는 가속 열노화시험을 통하여 노화수명을 예측하고 방법을 고무 재료의 수평 선도와 유한요소해석 결과로 부터 고무부품의 피로숙명을 예측하여 신뢰성을 평가하는 방법을 소개하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.97-103
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• 1992

철도, 항공 및 기계구조물등의 많은 설계문제에서는 반복하중의 영향을 받기 때문에 제조와 품질제어 공정에서 특히, 반복하중의 영향이 심한 구조부품의 피로균열에 대한 연구가 충분히 선행되어야 한다. Paris법칙에서 응력확대계수범위 .DELTA.K에 10%오차를 수반하면 피로수명 N에는 50%정도의 오차를 초래할 만큼 민감도가 매우 크다. 그러나, 선형탄성파괴역학에 근거한 p-version 유한요소법은 응력확대계수를 산정하는데 있어서 종래의 h-version 유한요소법에 비해 훨씬 적합함이 증명되고 있다. 제안된 해석법의 효율성을 입증하기 위해 철도차량의 연결접합부에 있는 T-joint부위의 피로균열해석과 원공이 있는 유한판의 원공주위에서 발생되는 균열해석이 수행되었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2014

본 논문의 목적은 진동 피로해석 기법을 적용하여 다수의 용접점을 포함하고 있는 점용접 구조물의 강성변화를 고려하여 피로수명을 평가하는 것이다. 먼저 모재부 인장특성 및 점용접부의 인장 및 피로특성을 획득하였다. 유한요소법을 적용하여 S-N 선도를 획득하여 피로해석에 적용하였다. 주파수 응답해석을 수행하여 구조물의 전달함수를 획득하였고, 주파수영역에서 0.11의 PSD를 선정하여 수행하였다. 강성변화 및 고유진동수의 변화를 알아보기 위하여 점용접부의 총 6개 지점 중 최소수명이 발생하는 지점을 기준으로 1개씩 제거하여 반복 해석을 수행하였다. 따라서 강성이 낮아질수록 고유주파수도 낮아지는 것을 확인하였다. 이러한 조건하에서 진동피로해석을 수행하여 피로손상의 누적에 따른 전달합수의 변화를 고려한 진동피로해석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.129-136
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• 2018

대형 용접 구조물에 대한 피로설계 수명의 예측은 일반적으로 Palmgren Miner과 등가손상도 방법 또는 선형누적손상도 방법을 사용한다. 또한 용접 구조물에서 피로 균열이 발생되면 잔존 수명은 S-N 곡선과 선형 파괴역학에 기초하여 예측되고 있다. 본 연구에서는 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열 진전거동과 피로수명을 예측하기 위하여 피로 시험을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열진전해석은 NX NASTRAN 및 FRANC3D를 이용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 균열 형상비, 초기균열 크기 및 응력비에 미치는 영향을 검토하기 위하여 피로균열진전 해석을 실시하였다. 또한 초기균열크기, 균열 형상비와 응력비의 변화에 따른 3차원 피로균열진전 해석 결과와 피로시험결과를 비교하였다. 피로균열진전 해석결과, 피로균열 진전속도와 응력확대계수와의 관계에서 피로시험과 유사하게 나타남을 확인하였으며, 면외거셋 용접이음의 피로수명을 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1199-1203
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• 2011

실리게이트의 층간에 나노충진제를 삽입하여 합성한 고무-점토 나노복합체에 대해 $70-100^{\circ}C$의 고온상태에서 정적 및 동적시험을 수행하여 기존 고무소재보다 기계적 물성이 우수함을 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 부품의 취약부위에서 발생하는 최대 그린-라그랑지 변형률을 피로손상변수로 하여 설계 초기단계에서도 짧은 기간에 고무부품의 피로수명을 예측할 수 있는 방법을 개발하여 피로내구성을 평가한 결과, 실제 엔진마운트에 대한 피로시험을 통해 얻어진 피로수명과 예측수명이 비교적 정확하게 예측됨을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.423-435
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• 1998

본 연구에서는 기존의 강교에서 흔하게 발견되고 있는 맞대기 용접부의 용입불량으로 인한 부재의 피로강도 저하도를 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 위하여 강교량의 재료로 널리 사용되고 있는 SWS490강으로 제작된 완전용입 및 용입깊이가 서로 다른 불완전용입 맞대기 용접시험편을 대상으로 일정진폭하중시험을 수행하여 S-N선도를 산출하고 이를 비교 검토하였으며, 파괴역학적 방법을 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하였다. 본 연구의 결과로서, 완전용입 용접재의 경우 AASHTO의 피로강도등급선도와의 비교에서 피로한도값은 A등급보다 높은 값을 보였고, S-N선도의 기울기는 5.57로 매우 높게 나타났다. 불완전용입 용접재의 경우 불완전용입깊이 D가 증가함에 따라 피로강도가 감소하는데, D=14.7mm인 경우 AASHTO의 E'등급보다 낮게 나타난다. 불완전용입 용접재의 파손거동에서 피로균열은 내부 용접루트 선단부에서 a/c가 매우 작은 반타원형 표면균열의 형태로 발생하고, 시험체의 두께방향으로 진전하여 최종파손을 유발한다. 파괴역학적 방법을 이용한 불완전용입 용접재의 피로수명을 평가하기 위하여 3차원 반타원형 균열형상에 대한 응력확대계수 K를 유한요소해석으로 구하였다. 여기서 얻어진 K값과 실험으로 얻어진 Paris식의 상수를 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하여 비교하였다. 그리고 실제 불완전용입 맞대기용접부의 파손으로 붕괴사고가 발생한 성수대교의 수직재에 본 연구결과를 적용하여 피로수명을 계산해 보았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.11-17
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• 2015

최근에 원자력 발전소 안전 3 등급 배관에 적용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌 배관은 융착표면을가열한 후 축방향으로 가압하는 열 융착 공정을 이용하여 맞대기 융착되어진다. 이러한 열 융착공정은 맞대기 융착부에 비드 형상을 발생시킨다. 이러한 비드 형상의 응력집중에 기인하여 피로수명이 줄어들 수 있다. 따라서 피로거동에 미치는 맞대기 열 융착부 비드의 효과를 고찰하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 응력 제어 조건 하의 인장 피로 시험과 유한요소 탄성응력 해석을 수행하여 맞대기 열 융착부의 인장 피로 거동을 고찰하였다. 고찰 결과, 중주기 및 고주기 피로 영역에선 피로수명에 미치는 비드의 영향이 미미한 반면 저주기 피로 영역에선 비드의 존재가 피로 수명을 감소시킴을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권2호
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• pp.35-40
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• 2003

홀 확장법은 홀 주위에 압축 잔류응력을 생성시켜 홀에서의 균열발생을 지연시키고 피로수명을 향상시키기 위한 효과적인 방법이다. 여러 연구들이 이러한 이로운 효과에 초점을 맞추어 온 반면, 홀 확장 잔류응력이 존재하는 홀 쪽으로 성장해 가는 균열의 피로균열 성장에 관해서는 연구가 거의 이루어져 있지 않다. 본 논문의 목적은 홀 확장 잔류응력하의 피로특성을 평가하는 것이다. 중앙 홀을 갖는 평판에 대해 홀 확장법을 적용한 후 피로시험을 수행하여 홀 확장 잔류응력이 피로수명에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 CT 시험편에 홀 확장법을 적용하여 잔류응력을 생성시킨 후 피로균열성장 시험을 수행하여, 홀 확장 잔류응력에 의한 피로균열성장 특성의 변화를 고찰하였고, 홀 확장률의 영향을 평가하였다.