• Composites Research
• /
• 제24권1호
• /
• pp.10-16
• /
• 2011

복합재 적층판의 피로수명을 평가하는 것은 여러 가지 재료와 섬유적층각에 따라 수많은 인증실험이 요구된다. 본 논문에서는 미시역학적 파손이론을 이용하여 복합재의 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 피로수명 예측를 통해 복합재 적층판의 피로수명 평가를 할 수 있는 방법을 제시하였다. 기지는 다축응력상태을 고려할 수 있는 일반적인 등방성 재료의 등가응력파손식을 이용하였고, 섬유는 이방성 재료이지만 섬유방향의 응력이 주요하므로 섬유방향의 응력만 고려한 최대응력 파손식을 사용하였다. 섬유/기지 경계면에서는 임계단면파손식을 사용하였고, 경계면의 피로강도가 크다고 가정하여 경계면에서의 피로파손는 무시하였다. 인장과 압축강도가 다른 재료의 평균응력효과를 고려할 수 있도록 수정된 Goodman 식을 이용하였다. 순수 기지의 피로실험 데이터를 기반으로 미시역학적 파손이론을 이용하여 단일 플라이와 복합재 적층판인 UDT[$90^{\circ}2$], BX[${\pm}45^{\circ}$]S와 TX[$0^{\circ}/{\pm}45^{\circ}$]S의 피로수명을 예측해 보았고, 실험 데이터와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.339-346
• /
• 2019

강철도교에 대한 확률기반 피로 수명 평가를 위한 많은 연구들이 그간 있어 왔지만, 대부분 상대적으로 단순한 피로 균열 진전 모델을 기반으로 한 연구들이었다. 이 모델은 최소 응력이 0이고 일정한 응력변동 진폭을 가정하기 때문에, 철도교의 피로수명 평가에는 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 보다 고도화된 균열 진전 모델을 이용해 강철도교의 피로 수명을 평가하는 새로운 확률기반 기법을 제안하였다. 또한 이 기법은 철도교에서 흔히 발생하는 다양한 하중 변동 진폭을 rainflow cycle counting algorithm을 사용해 고려할 수 있어, 보다 현실적인 피로 수명을 평가할 수 있다. 제안된 기법을 강철도교 예제 모델에 적용하여 피로 수명을 주요 부재 및 시스템에 대해 평가하였다. 또한 다양한 활하중-사하중 비가 피로 수명에 끼치는 영향을 분석하였으며, 그 결과 활하중-사하중 응력 비가 0에서 5/6까지 증가함에 따라 부재와 시스템 수준 모두에서 피로 수명이 30년 내외까지 줄어드는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제41권2호
• /
• pp.157-164
• /
• 2017

패러럴 슬라이드 게이트밸브는 복합발전플랜트 배열회수보일러와 증기터빈 사이에 위치하여 증기유동의 흐름을 제어하는 밸브로서 운전기간 동안 기동, 부하변동 및 정지 등의 운전이 반복적으로 이루어진다. 따라서, 각 기동운전 중에 밸브 두께 방향의 온도 차이로 인하여 발생하는 큰 압축 열응력으로 인한 피로손상 및 구조건전성에 대한 평가가 필요하다. 본 논문에서는 배열회수보일러의 주중기 밸브로 설치되는 16인치 패러럴 슬라이드 게이트밸브의 피로수명 평가를 위한 열구조해석 및 ASME B&PVC VIII-2에서 제시된 탄성응력해석 및 등가응력에 기반한 피로수명 평가를 수행하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
• /
• pp.503-506
• /
• 2011

항공기 착륙장치 피로 수명평가에는 안전 수명방법이 사용된다. 안전 수명방법은 항공기 전 수명기간을 모사하는 피로하중 스펙트럼 조건에서 균열 또는 유해한 변형과 같은 구조적 결함이 발생하지 않도록 설계/입증하는 것을 말한다. 설계 단계에서는 해석적 방법을 통해 착륙 및 지상운용하중을 구하고, 이를 착륙장치 피로해석에 적용하여 피로수명을 확인한다. 착륙장치는 수명 기간 중 일반적으로 High Cycle 피로를 겪게 되므로, 피로해석 시 응력 기반의 접근 방법이 적용된다. 시험평가 단계에서는 일반적으로 4배의 운용수명에 해당하는 피로하중 스펙트럼에 대해 시험을 수행하여, 착륙장치의 안전 수명을 최종 입증하게 된다. 이와 같이 항공기 착륙장치 피로 수명평가를 위해서는 착륙 및 지상운용 하중해석에서부터 피로해석, 피로시험에 이르기까지 전 과정이 유기적으로 결합되어 이루어져야 한다. 본 연구에서는 항공기 착륙장치 피로시험에 필요한 세부과정과 관련 기술을 실제 적용 사례와 함께 기술하였다.

• Composites Research
• /
• 제12권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 1999

비선형 하중/변위 거동을 나타내는 모재 지배 복합재료의 피로수명 예측을 이론과 실험에 의해 연구하였다. 재료의 비선형성을 고려하기 위해 초기 피로계수와 탄성계수의 관계를 나타내는 응력함수를 도입하였다. 피로계수와 참고계수 개념을 기반으로 하여 새로운 피로수명 예측식이 가한 하중 수위의 함수로 유도되었다. 예측 결과는 직교이방성 탄소섬유/에폭시 적층판을 사용한 원통형 시편의 비틀림 피로 실험과 비교되었으며, 제안된 식은 실험치와 잘 일치하였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.44-55
• /
• 2007

The method for fatigue life prediction of ball bearing is proposed applying the algorithm of contact fatigue prediction based on stress analysis. In order to do this, a series of simulation such as initial surface stress analysis, EHL analysis, subsurface stress analysis and fatigue analysis are conducted from the loading at each ball location calculated for a bearing subjected to external bearing load and contact shape function. And uniaxial fatigue tests are performed to obtain fatigue parameter of AISI 52100 steel. It was found that since stress is usually higher at the inner raceway contact than at the outer raceway contact, fatigue failure occurs on the inner raceway first. When the fatigue life calculated in the stress-based method are compared with L50 life of L-P model, Crossland criterion for the radial load increment is similar to L50 life and Dang Van criterion for the axial load increment is similar. In the case of EHL contact, there is no difference of fatigue life between dry contact and EHL contact, when maximum Hertz pressure exceeds 2.5GPa.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.335-338
• /
• 2009

일반적으로 비중이 큰 철광석이나 석탄 등을 운반하는 선박화물선의 호퍼 너클 이음부는 여러 판이 용접되어 복잡한 형상을 가지고 있어 응력이 집중되어지므로 피로강도평가 시 많은 문제점이 노출되는 구간이다. 이번 연구에서는 기존 sloping 방식의 호퍼 너클 이음 부를 갖는 180k 산적화물선 표준 모델과 제안 되어진 round 방식의 호퍼 너클 이음 부를 갖는 산적화물선에 대하여 구조강도평가와 피로강도평가를 수행하였다. 이때 합리적인 비교를 위하여 제안되어진 모델은 기존의 표준 모델의 화물창과 발라스트창의용적이 일치하도록 제안하였다. 또한 CSR을 기반으로 한 하중들에 대하여 허용응력과 25년 피로수명을 만족하도록 구조부재를 결정하였으며 피로강도평가 결과를 바탕으로 호퍼 너클부의 변화에 따른 선각 중량과 상대 건조 비 개념을 이용하여 보다 효율적인 구조를 제시 하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권10호
• /
• pp.1181-1187
• /
• 2012

항공기 착륙장치의 피로설계에는 안전수명 방법이 적용된다. 즉, 균열이나 유해한 변형과 같은 구조적 결함이 항공기 운용수명 기간을 모사하는 피로 하중 스펙트럼 조건에서 발생하지 않아야 한다. 일반적으로 항공기 착륙장치는 고주기 피로 환경에 노출되므로, 설계 단계에서 착륙장치의 피로 수명은 응력 기반의 해석을 통해 예측한다. 이를 위해 재료의 분산(Scatter) 및 표면처리 특성 등을 고려한 설계 S-N 선도를 구성하여 해석에 사용한다. 시험평가 단계에서는 실물 착륙장치에 대한 피로시험을 통해 피로설계 요구조건 충족 여부를 최종 검증한다. 본 논문에서는 항공기 착륙장치의 피로수명 해석 및 시험절차를 실제 적용 사례를 통해 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권2호
• /
• pp.175-183
• /
• 2016

복잡한 기계장치에 대한 내구신뢰성 평가는 단순한 응력해석을 통해 피로수명을 예측하는 것이 일반적인 방법이다. 하지만 기존 방법은 유한요소 해석 시 여러 가지 요인에 의해 일관된 응력해석 결과를 얻기 어려워 해석자에 따라 상이한 수명을 예측하는 단점을 지닌다. 하지만 구조응력을 기반으로 하는 내구신뢰성 평가 기법은 이러한 단점을 보완하여 보다 합리적인 결과를 제공해 준다. 구조응력기법은 유한요소 모델의 요소 수와 요소 형태에 무관하게 일관된 응력결과를 제공하기 때문에 신뢰성이 높은 내구도 평가 결과를 얻을 수 있다. 해석조건 및 환경에 독립적인 결과를 제공해 주는 구조응력은 최근 대형선박 설계 및 각종 기계장치의 피로수명 예측에 종종 활용되고 있어 보다 깊이 있고 체계적인 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 (a) 유한요소모델의 형태에 상관없이 요소에 독립적인 구조응력 산출기법을 제시하고, (b) 이를 이용하여 자동차 클러치 스냅링부의 구조응력 산출하여 피로파괴를 예측하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.62-70
• /
• 2023

본 논문에서는 두 가지 복합재료의 플라이를 부분적 또는 전체적으로 적층하여 접합시킨 플라이 오버랩 조인트 구조의 기하학적 특징을 이용하여 응력-수명(S-N) 선도 및 피로 수명을 예측하는 기법을 제안한다. 구조의 피로 특성에 영향을 주는 기하학적 특징을 변수로 선정하였다. 기하학적 변수와 복합재 피로 모델인 Epaarachchi-Clausen 모델을 구성하는 재료상수의 관계를 분석하여 두 요소의 관계식을 제안하였다. 제안한 방법의 예측 정확도 검증을 위해서 CFRP/GFRP 플라이 오버랩 조인트의 피로 수명을 예측하였다. 예측된 수명과 시험 데이터 기반 모델로 얻은 수명을 실제 수명에 비교하였다. 또한, 예측된 S-N 선도의 결정 계수를 계산함으로써 높은 예측 정확도를 확인하였다.