• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.46-51
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• 2002

홀 확장법은 홀 주위에 압축 잔류응력 층을 생성시킴으로서 균열 발생을 지연시키는 방법으로 항공산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 홀 확장잔류응력의 분포는 홀 확장률, 맨드럴 삽입방향, 재료 물성치 등 여러 가지 홀 확장 파라미터에 따라 달리진다. 홀 확장 잔류응력 층의 정확한 파악이 항공사업의 실제 설계에 있어서 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 상대적으로 부족하였다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 통하여 알루미늄 평판에 홀 확장법을 적용하는 경우의 잔류응력 분포를 예측하고자 하였다. 유한요소해석의 타당성을 검증하기 위하여 스트레인 게이지를 이용한 홀 확장 잔류변형률을 측정하였으며, 홀 확장률과 2단 홀 확장이 잔류응력 분포에 미치는 영향을 파악하였다. 2단 홀 확장을 적용함으로써 최대 압축 잔류응력의 크기가 약 7% 향상됨을 알 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.174-181
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• 2014

본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재의 점탄성 성질을 적용한 유한요소 해석에 대해서 기술하였다. 고온의 성형과정에서 발생하는 가장 중요한 문제 중 하나는 잔류응력의 발생이다. 잔류응력으로 인해 성형이 끝난 후 뒤틀림, 균열이 일어 날 수 있으며 이는 완성품에 심각한 결함을 가져올 수 있다. 잔류응력의 주요 원인은 점탄성이며 고온의 성형과정에서 열팽창계수의 차이와 수지의 시간 및 온도에 대한 물성의 변화로 인해 발생하는 탄소섬유 강화 복합재의 특징이다. 화학 수축도 잔류응력에 많은 영향을 주며 이를 고려한 뒤틀림 예측에서 오차를 줄일 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구는 복합재 성형에 사용된 온도변화에 대한 경화도와 점탄성 효과, 화학수축을 유한요소 해석으로 수행하기 위한 기법을 연구하고, 점탄성의 영향성을 연구하였다. 기존에 연구되어 있는 논문을 참고하여 서브루틴의 타당성을 검증한 후 나아가 복합재의 적층각의 변화에 따른 응력과 변형을 해석해 봄으로써 실제 복합재의 성형 시 발생하는 휨 현상에 대한 예측방법을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.323-331
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• 2010

본 연구에서는 경사충돌시 피닝잔류응력 평가를 위해 3 차원 유한요소해석모델을 제안한다. 단일경사 충돌 해석모델을 이용해 Rayleigh 재료감쇠, 동적마찰 그리고 재료의 변형률 속도에 대한 영향을 알아 보고 이를 통합하여 피닝잔류응력 유일해를 얻는다. 숏볼은 변형을 고려한 소성숏을 포함한 해석 모델이며, 다중숏 경사충돌해석으로 확장한다. 다중경사충돌 해석모델은 단일경사충돌 연구를 통해 결정된 통합된 피닝인자들을 반영했고, 숏볼은 소성숏을 사용하였다. XRD 실험해와 비교시, 강체 및 탄성숏 해석모델에서 얻어진 해석해에 비해 소성숏 모델의 해석해가 실험해에 매우 근접하다. 이로부터 다양한 투사각을 갖는 3 차원 유한요소해석모델의 유효성을 확인하였다. 궁극적으로 제안된 해석모델은 실제 피닝현상을 충분히 반영하기 위한 다중숏 경사충돌해석연구의 초석이 될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.101-116
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• 2008

보강토 옹벽의 영구구조물로서의 적용성이 증가함에 따라 지속 혹은 반복하중 등 다양한 하중조건하에서 장기적인 잔류변형이 설계/시공시 주요 관점이 되고 있다. 본 연구에서는 교량구조물의 피어 및 Back-to-Back(BTB) 형태의 보강토 옹벽을 대상으로 사용하중 작용 이전에 작용시키는 선행하중이 보강토 구조물의 잔류변위를 제어에 미치는 영향을 고찰하였다. 이를 위해 모형 피어와 BTB 옹벽을 축조하여 단순재하, 지속하중, 반복하중 등 다양한 하중조건 및 시공조건에 대한 모형실험을 수행하였다. 그 결과 선행재하 공법은 다양한 하중 및 시공조건에서 잔류변위 제어에 탁월한 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.185-186
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• 2009

휨항복 이후 주기하중을 받는 철근콘크리트 부재(보와 전단벽)에서는 길이방향의 인장변형이 누적 된다. 이러한 길이방향 인장변형은 철근 콘크리트 부재의 강도 및 변형능력을 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 비선형 트러스 모델해석을 통하여 철근콘크리트 부재에 발생되는 길이방향 인장변형의 메커니즘을 분석하였다 그 결과, 길이방향 인장변형은 소성힌지의 길이방향 철근에 발생되는 잔류인장 소성변형으로 인하여 발생되고, 대각 콘크리트 스트럿의 전단력 전달 메커니즘이 길이방향 인장변형의 크기에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 토대로 주기거동 동안 철근콘크리트 부재에 누적되는 길이방향 인장변형을 평가할 수 있는 간단한 평가식을 제안하고, 다양한 재하이력을 갖는 보 실험결과와 비교되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.169-172
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• 2008

휨항복 이후 주기하중을 받는 철근콘크리트 부재(보와 전단벽)에서는 길이방향의 인장변형이 누적된다. 이러한 길이방향 인장변형은 철근 콘크리트 부재의 강도 및 변형능력을 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 비선형 트러스 모델해석을 통하여 철근콘크리트 부재에 발생되는 길이방향 인장변형의 메커니즘을 분석하였다. 그 결과, 길이방향 인장변형은 소성힌지의 길이방향 철근에 발생되는 잔류인장소성변형으로 인하여 발생되고, 대각 콘크리트 스트럿의 전단력 전달 메커니즘이 길이방향 인장변형의 크기에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 토대로 주기거동 동안 철근콘크리트 부재에 누적되는 길이방향 인장변형을 평가할 수 있는 간단한 평가식을 제안하고, 다양한 재하이력을 갖는 보 실험결과와 비교되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.192-192
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• 2004

최근의 산업사회에서 각종 구조물접합 등에서 점용접의 사용이 점차 증가하고 있는 실정이다. 점용접은 전기저항용접(Resistance Welding)의 한 분야로 가압 효과에 의하여 용접 후의 금속 조직이 양호하고, 변형과 잔류응력이 모재에 미치는 영향 등이 타 용접 방법에 비하여 적은 것으로 알려져 있어 주로 박판의 이음 중 리벳 조인트를 대신하고 있다.(중략)

• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.51-57
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• 1990

구조물을 용접할 시에는 열전도에 따른 온도 분포의 불균일에 의해 구조물에서 잔류 응력 및 변형이 발생되게 된다. 열전도에 따른 구조물의 거동을 기술하기 위해서는 열탄소성해석이 필요하게 되는데, 본 연구에서는 1차원 적층보 이론을 이용해서 보의 변형 및 잔류 응력을 계산하였다. 기존의 1차원 열탄소성 해석에서는 용접 길이가 무한해야만 성립하는 평형조건을 이용하고 있고, 경계 조건이 적절히 반영되지 못하는 제한성이 있었다. 그러나 증분 유한 요소법에 기초한 적층보 이론은 이런 제한성을 극복할 수 있다. 2차원 열탄소성 해석에서는 자유도의 증가에 따라 계산 시간이 방대해 지고, 변형 계산시에는 부정확성이 있는데에 비하여 적층보 해석에서는 2차원 해석과 같이 보 깊이 방향의 재료 성질 변화도 고려할 수 있고, 2차원 해석에 비해 자유도가 대폭 감소되었으며, 변형 계산에서도 실험치와 잘 부합되고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1479-1485
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• 2010

최근 와이어의 생산성 및 고강도화를 위한 고탄소강의 고속신선으로 인해 와이어 표면의 급격한 온도상승으로 잔류응력이 크게 증가하는 문제점이 발생되고 있다. 와이어의 다단 신선 공정시에는 소성변형과 마찰열에 의하여 와이어 내부의 온도가 더욱 크게 상승하게 된다. 특히, 고속 신선의 경우 마찰에 의한 온도구배가 더욱 크게 되어 와이어 표면층에 축방향 인장 잔류응력을 과도하게 발생시킨다. 따라서, 본 연구에서는 먼저 표면 온도 상승과 축방향 잔류응력과의 관계를 규명한 다음에 와이어의 평형온도 예측 모델을 제안하고, 이를 토대로 표면 온도 상승에 의한 축방향 잔류응력 예측식을 개발하였다. 고탄소강(0.82%C)소재의 다단신선 실험을 통해 얻어진 시편에 대하여 X 선 회절을 이용하여 잔류응력을 측정하여 제안된 예측식을 검증하였다.