• 항공우주기술
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• 제11권1호
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• pp.91-97
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• 2012

가스발생기 산화제 개폐 밸브에 사용되는 주름관의 구조 해석 및 시험이 수행되었다. 이 주름관은 극저온에서 압축 변위와 높은 외압 하중을 받는다. 구조 해석은 상온 및 극저온에서 EJMA (Expansion Joint Manufacturing Association) 표준 및 상용 유한 요소 해석프로그램인 Abaqus v6.9를 이용하여 수행되었다. 스프링 강성, 응력 및 피로 수명 해석 결과들이 비교되었고 유한 요소 해석 결과에서 접촉 및 재질의 소성에 의한 영향을 살펴보았다. 또한 파열 시험과 관련된 유한 요소 해석 결과도 제시되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.44-55
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• 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.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.441-451
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• 2006

It is known that ball bearings mounted in housing or on shaft are playing a key role to keep it running smoothly. The roundness of a housing bore on which bearing outer ring is mounted with interference has directly affected the running accuracy of bearing. The running accuracy of bearing, therefore, can extend the significant influence to the rotating machinery as well. In this paper, bearing's vibration and fatigue life considering raceway roundness of ball bearing before and after mounted in housing bore are theoretically estimated. To perform analysis, a simple three degrees of freedom model was proposed and then Newton-Raphson iterative method was introduced to be utilized in the analysis. The results show that the vibration magnitude of ball bearing fitted into housing unit is appeared considerably larger than the one of its pre-assembling. And theoretical $L_{10}$ life which ninety percent of the bearing population will endure decreased in about fifty percent.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권2호
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• pp.197-204
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• 2007

Fretting is a contact damage process that occurs between two contact surfaces. Fretting fatigue reduces fatigue strength of the material due to low amplitude oscillatory sliding and changes in the contact surfaces of strongly connected machine and structure such as bolt, key, pin, fixed rivet and connected shaft, which have relative slip of repeatedly extreme low frequency amplitude. In this research, the fretting fatigue behavior of 2024-T3511 and 7050-T7451 aluminum alloys used mainly in aircraft and automobile industry were experimentally estimated. Based on this experimental wort the following results were obtained: (1) A significant decrease of fatigue lift was observed in the fretting fatigue compared to the plain fatigue. The fatigue limit of 2024-T3511 aluminum alloy decreased about 59% while 7050-T7451 aluminum alloy decreased about 75%. (2) In 7050-T7451 specimen using ATSI4030 contact pad, crack was initiated more early stage than using 2024-T3511 contact pad. (3) In all specimens, oblique cracks were initiated at contact edge. (4) Tire tracks and rubbed scars were observed in the oblique crack region of fracture surface.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권4호
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• pp.237-243
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• 2019

Through this study, we investigate the effects of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology on the fatigue life of needle roller bearings. The fatigue life of untreated and UNSM-treated needle roller bearings is evaluated using a roller fatigue tester at various contact stress levels under oil-lubricated conditions. We can ascertain that the fatigue life of an UNSM-treated needle roller bearing was extended by approximately 34.3% in comparison with an untreated one, where the effectiveness of UNSM technology diminishes with increasing contact stress. The surface roughness and surface hardness of needle roller bearings before and after being treated by UNSM technology are compared and discussed to understand the role of UNSM technology in improving the fatigue life of needle roller bearings. In addition, a fractograph of the damaged bearings is observed using a scanning electron microscopy to shed light on the fracture mechanisms of bearings under different contact stress levels. We can therefore conclude that the application of UNSM technology to the needle roller bearings improves the fatigue life by reducing the friction coefficient and increasing the wear resistance; this may be attributed to a reduction in surface roughness from 0.5 to $0.149{\mu}m$ and an increase in surface hardness from 58 to 62 HRc.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.99-110
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• 2017

본 연구는 부유식 구조물의 위치 제어를 위한 계류 체인 링크의 휨 거동에 대해 다룬다. 일반적으로 체인 구조는 링크 간 연결조건에 따라 축력만 전달하는 구조체로 인식되었다. 그러나 체인에 강한 인장력이 작용할 때, 접촉하는 두 링크 간의 마찰력에 의해 휨 강성이 도입되게 된다. 특히, 부유식 플랫폼의 계류선은 강한 인장력이 유지되는데, 물리적으로는 긴장 상태에 있는 체인 링크 간 접촉면에 마찰특성에 의해 휨 강성이 도입되면 환경하중을 받는 플랫폼에 회전 운동이 발생할 때, 계류선에도 회전 변위를 일으키고 이는 결과적으로 설계 시 고려하지 못한 휨모멘트 및 휨응력이 체인에 작용하게 된다. 실제 2005년 Girrasol Buoy 플랫폼의 해상 설치 후 5개월 만에 파손된 계류 체인의 사고 조사 시 주요 원인으로 이러한 휨 거동에 의한 부가 피로손상 누적이 지적되었다. 본 연구에서는 비선형 유한요소해석을 통해 긴장상태에 있는 체인에 도입되는 휨 강성 및 휨 응력의 특성에 대해 분석한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권8호
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• pp.42-47
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• 2010

In this paper, the characteristics of contact surface damage due to fretting in a press-fitted shaft below the fretting fatigue limit are proposed by experimental methods. A series of fatigue tests and interrupted fatigue tests of small scale press-fitted specimen were carried out by using rotating bending fatigue test machine. Macroscopic and microscopic characteristics were examined using scanning electron microscope (SEM), optical microscope or profilometer. It is found that fretting fatigue cracks were initiated even under the fretting fatigue limit on the press-fitted shafts by fretting damage. The fatigue cracks of press-fitted shafts were initiated from the edge of contact surface and propagated inward in a semi-elliptical shape. Furthermore, the fretting wear rates at the contact edge are increased rapidly at the initial stage of total fatigue life. After steep increasing, the increase of wear rate is nearly constant under the load condition below the fretting fatigue limit. It is thus suggested that the fretting wear must be considered on the fatigue life evaluation because the fatigue crack nucleation and propagation process is strongly related to the evolution of surface profile by fretting wear in the press-fitted structures.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.337-344
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• 2017

환경 문제로 인해 기존 연료를 대체하는 천연가스의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 액화천연가스 운반선의 화물창이 거대화되면서 화물창 내의 슬로싱 하중이 증가하게 된다. 액화천연가스 화물창의 종류 중 하나인 Mark-III 타입의 1차 방벽은 액화천연가스와 직접적으로 접촉하고 있으며 슬로싱 하중 및 액화천연가스의 자중을 받는다. 슬로싱 하중에 의해 다양한 범위의 하중이 1차 방벽에 지속적으로 작용하며 이로 인해 피로 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Mark-III 타입의 1차 방벽을 포함한 단열시스템을 유한요소 모델로 구성하였으며 1차 방벽에 대해 피로수명을 평가하여 피로 특성을 확인하였다. 수치해석을 통해 주응력 범위 및 최대 주응력이 발생하는 위치를 계산하였으며 이를 통해 1차 방벽의 피로수명을 수치적으로 평가하였다. 또한, 다양한 단열시스템 타입에 대해 모델링을 실시하였으며, 피로수명 평가 결과를 통해 1차 방벽의 피로 파괴 안전성을 확보하는 최적의 단열시스템에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과는 Mark-III 타입 1차 방벽의 피로 기반 설계에 있어 활용가치가 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 논문에서는 비선형 초음파 기법을 이용하여 SUS316L 재료 시편에서의 피로열화를 평가한 연구의 결과를 보고한다. 초음파의 비선형성은 입사 주파수 성분의 크기와 2차 고조파 성분의 크기 비로 정의되는 상대적 비선형 파라미터에 의해 측정된다. 실험을 위해 접촉식 탐촉자를 이용한 계측시스템을 구성하였으며, 안정된 비선형 파라미터의 측정이 가능하도록 계측시스템 자체에서 발생되는 고조파 성분을 억제하고 계측 조건이 일관되게 유지되도록 하였다. 시편으로는 SUS316L 재료의 두 가지 피로열화 시편이 사용되었다. 하나는 봉형으로 회전굽힘피로를 가한 시편이고, 다른 하나는 판형으로 인장피로를 가한 시편이다. 피로조건은 모두 고주기 피로에 해당한다. 전자는 피로가 누적되는 과정에서 비선형 파라미터가 어떻게 변화하는지를 관측하는데 이용되었고, 후자는 피로를 가한 후 피로응력이 집중되는 위치와 그 외 위치에서의 비선형 파라미터의 차이를 관측하는데 이용되었다. 측정결과 비선형 파라미터는 두 가지 시편 모두에서 피로도와 강한 상관성을 갖는 것으로 나타났다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권5호
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• pp.315-320
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• 2006

비접촉 비파괴 응력해석기술인 위상잠금 적외선 열화상기술 (Lock-in infrared Thermography)를 이용하여 V-노치와 원형노치를 갖는 평판의 응력분포해석과 피로한계치를 예측하였다. 반복하중을 받는 시험편의 표면온도 분포를 2차원 열화상으로 측정하고 열탄성효과에 의해 노치 선단에서 응력분포를 예측하였으며 재료의 비가역적 히스테리시스에 의해 발생하는 내재 분산에너지를 측정하여 노치시험편의 피로한계치를 예측하였다. 피로한계응력 이내에서 응력측정 결과는 10% 이내의 정확도를 보였으며, 원형노치와 V-노치 시험편의 피로한계치를 164 MPa과 185 MPa로 예측하였다.