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형상비를 고려한 중공 플랜지의 밀폐단조 해석

  • 김현수;김용조
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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    • pp.190-190
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    • 2003
  • 동력 전달용 구동부품에 있어서 중공 플랜지 형상의 부품은 흔히 찾아 볼 수 있으며, 이는 높은 강도를 요구하기 때문에 강도향상을 위하여 단조에 의한 제품의 성형 방법이 많이 연구되고 있다. 중공 플랜지형상을 갖는 제품의 제조 방법으로서는 중실 플랜지 형상으로 단조하여 내경부를 절삭가공하는 방법, 중실 소재를 후방압출하여 중공 플랜지형상으로 단조하는 방법, 또는 중공의 초기소재를 사용하여 중공 플랜지형상으로 단조하는 방법이 일반적이다. 본 연구에서는 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 중공 플랜지 형상을 갖는 기계 부품의 단조방법에 대해 연구하였으며, 중공 관의 내경을 $d^1$, 외경을 $d^2$, 플랜지부의 외경을 $D^0$, 중공 관의 두께를 t, 플랜지부의 두께를 T로 정의하였다. 중공 플랜지 형상에 있어서 공정 설계의 변수는 다양하겠으나, 본 연구에서는 중공관의 외경과 내경의 형상비 $\alpha$(=$d^2$/$d^1$), 플랜지의 폭과 중공관의 두께비 $\beta$(=B/t) 및 중공관의 두께와 플랜지의 두께비 r(=T/t)의 변화에 따른 성형조건에 관해 고찰하였다. 중공 플랜지 형상의 성형방법으로 Fig. 2에 나타낸 것과 같은 $\circled1$중실소재를 이용한 후방압출단조(backward extrusion forging)방법, $\circled2$중공 소재를 이용한 엎셋(upset forging)방법, $\circled3$중공 소재를 이용한 압조법(injection forging), $\circled4$중실소재를 이용한 압조-압출(injection-extruding forging)법의 4가지의 단조 방법을 제시 하였다. 또한, 유한요소해석을 수행하여 소성유동 형태, 유효변형률, 단조하중을 검토하고. 모델재료인 납을 이용한 실험을 통하여 이를 검증하였다. 이를 바탕으로 산업 현장에서 경험에 의존하였던 공정 설계를 보다 효과적으로 개선하기 위한 단조법을 제시하고자 하였다. 또한 중실 소재를 이용한 중공 플랜지 형상의 단조 방법 중 보다 적절한 단조방법인 압조 단조에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 SM10C에 대한 유한요소 해석을 수행하였으며, 제품의 형상비에 따라 폴딩 결함의 발생 유무를 검토하고, 폴딩 결함 없이 단조하기 위한 중공 플랜지의 형상한계 비를 제시하였다.

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강관으로 보강된 중공 RC 기둥의 중공비에 따른 거동 (Behaviors of Hollow RC Columns with Internal Steel Tube by Hollow Ratio)

  • 최준호;윤기용;한택희;강영종
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제7권3호
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    • pp.1-7
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    • 2007
  • 중공 RC 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 자중의 감소 및 재료 절감에 대한 장점을 가진다. 그러나 중공 RC 기둥은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥이 개발되었으며, 본 연구에서는 강관으로 보강된 중공 RC 기둥의 중공비를 $0.50{\sim}0.85$까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비, 교각 총 중량에 대한 거동 특성을 파악하였다.

도넛형 중공형성체를 사용한 중공슬래브의 휨성능 평가 (Flexural Capacities of Hollow slab with Donut type Hollow Sphere)

  • 김병훈;정주홍;최현기;이승창;최창식
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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    • pp.31-32
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    • 2010
  • 본 연구는 중공 형성체의 형상이 중공 슬래브의 휨 성능에 미치는 영향에 관하여 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 사전 해석적 연구를 통하여 도출한 최적 중공 형성체 형상인 도넛형 중공형성체를 적용한 중공 슬래브의 일방향 휨 성능 평가를 수행하였다. 그리고 이를 통하여, 중공 형성체의 형상이 중공 슬래브에 미치는 영향을 확인하고, 그 성능을 파악하였다.

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강관으로 보강된 중공 R.C 기둥의 중공비에 따른 거동 (Behaviors of Hollow R.C Columns with Internal Steel Tube by Hollow Ratio)

  • 최준호;윤기용
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2006년도 추계학술발표논문집
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    • pp.106-110
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    • 2006
  • 중공 R.C 기둥은 중실 R.C 기둥에 비해 자중의 감소나 재료의 절감의 장점을 가지고 있다. 하지만 중공 R.C 기둥은 안쪽면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 중공 부재 내의 콘크리트 3축 구속 상태로 존재하게 하는 강관으로 보강된 중공 R.C 기둥이 강영종, 한택희 (2005) 등에 의해 개발되었다. 본 연구는 강관으로 보강된 중공 R.C 기둥에 대하여 중공비를 0.5~0.85까지 변화 시켜 중공비에 따른 작용하중에 대한 안전율, 연성도, 재료비에 대한 거동 특성을 파악하였다.

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철근콘크리트 중공 하프슬래브의 구조성능평가 (Structural Performance Evaluation of Hollow Reinforced Concrete Half Slabs)

  • 황현복;김상우;황현식;이기장;이정윤
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.45-48
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    • 2008
  • 이 연구에서는 철근콘크리트 중공 하프슬래브의 중공형상을 제안하고 휨성능을 검증한다. 실험은 총 2단계로 나누어 수행하였으며, 중공재료는 자중과 진동 감소를 위하여 스티로폼을 사용하였다. 1단계 실험은 중공형상과 간격을 결정하기 위한 것으로 총 3가지 중공형상(구형, 4면 절단형, 5면 절단형)이 사용되었다. 1단계 실험결과로부터 콘크리트 체적 감소율이 높으면서도 균열패턴이 바람직한 중공형상 및 간격을 결정하였다. 2단계 실험에서는 1단계 실험결과를 바탕으로 결정된 중공형상과 간격을 가지는 중공 하프슬래브 실험체의 휨성능 실험이 수행되었다. 실험결과, 제안된 중공형상을 가지는 철근콘크리트 중공 하프슬래브는 휨강도와 연성측면에서 우수한 능력을 보였다.

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이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단성능의 해석적 평가 (An Analysis on Punching Shear of Two-way Void Slab)

  • 이영은;류재호;주영규;김상대
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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    • pp.32-32
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    • 2011
  • 최근 국내외에서 친환경건축물에 관한 관심이 매우 높아짐으로 인해 콘크리트의 물량을 절감하여 이산화탄소량을 줄이는 중공슬래브는 다양한 형태로 세계적으로 개발이 되고 있는 추세이다. 특히 이방향 중공슬래브는 환경적인 측면에서 이방향 중공슬래브는 중공부 생성에 재생플라스틱을 활용하여 폐자원을 재사용하고, 콘크리트와 철근의 사용량 절감에 따른 화석에너지 및 이산화탄소 발생량을 감소한다는 장점이 있다. 또한 시스템 측면에서 이방향 중공슬래브는 기존의 철근콘크리트 플랫플레이트 바닥구조 시스템의 자중을 절감하여 구조체를 경량화 시키고, 이에 따라 장스팬 구현이 가능하며, 단열효과가 뛰어나다. 이와 같이 이방향 중공슬래브는 장점이 많지만 플랫플레이트 슬래브의 취약점인 뚫림전단 파괴에 주의해야 한다. 이에 본 연구에서는 선행으로 실시된 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능평가 실험을 바탕으로 하여 경량체가 이방향 중공슬래브-기둥 접합부 뚫림전단 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 경량체량 및 위치를 주요변수로 한 해석적인 변화를 검토하였다. 본 연구를 통해 경량체가 삽입된 이방향 중공슬래브의 뚫림전단 성능에 대해, 해석결과 경량체 량과 위치에 따라 최대 뚫림전단강도는 기준 실험체에 비해 74.3%, 73%의 강도저하를 나타내는 것으로 알 수 있었다. 이는 실험상의 강도저하 값인 84.1%, 56.4%와 다소 차이가 있으며, 해석에서 중공부 주위의 응력집중 현상이 제대로 반영되지 않은 것으로 판단된다. 또한 이방향 슬래브에 경량체를 삽입 할 경우 경량체가 시작하는 부분에서 응력이 급격히 감소하는 현상이 나타났으며, 이러한 급격한 응력감소는 기둥 주위 위험단면의 변화를 가져오는 것으로 추정된다. 즉, 위험단면의 변화는 기둥으로부터 경량체 사이의 거리에 따라 달라지며, 위험단면 내의 콘크리트 단면 손실은 뚫림전단 강도를 감소시킨다. 본 연구에서는 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도를 산정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 보다 정확한 이방향 중공슬래브의 뚫림전단강도의 산정식을 위해서는 위험단면의 변화와 콘크리트 단면손실로 인한 전단강도 저하의 관계에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

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중공형상 및 재료의 영향을 고려한 도넛형 이방향 중공슬래브의 일방향 전단강도 (One-Way Shear Strength of Donut Type Biaxial Hollow Slab Considered Hollow Shapes and Materials)

  • 정주홍;이승창;최창식;최현기
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권4호
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    • pp.391-398
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    • 2012
  • 이 연구는 도넛형 중공형성체를 사용한 이방향 중공슬래브의 일방향 전단 성능에 관한 연구이다. 최근 건물의 고층화 및 장경간화로 인하여, 다양한 자중 저감형 슬래브 공법에 대한 연구가 진행되고 있다. 이방향 중공슬래브 시스템은 구조성능 저하를 최소화하면서 자중을 효율적으로 줄일 수 있는 시스템으로 알려져 있다. 하지만 기존 연구에 따르면 이방향 중공슬래브는 일반 RC 슬래브에 비해 낮은 전단강도를 가지고 있으며, 이는 중공형상 및 중공형성체 재료에 의해 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 또한 현재의 설계기준은 이방향 중공슬래브의 일방향 전단강도에 대해 명확한 기준을 제시하지 못하고 있다. 도넛형 이방향 중공슬래브의 일방향 전단강도를 확인하기 위하여, 총 4개의 전단강도 실험체를 제작/실험하였다. 그 중 한 개의 실험체는 기준 RC 실험체이고 나머지는 모두 중공슬래브이다. 변수는 도넛형과 비도넛형 두 가지의 중공형상 및 일반 플라스틱과 유리섬유 강화 플라스틱 중공형성체로 설정하였다. 실험 결과, 중공형상과 재료에 따라 이방향 중공슬래브의 전단강도는 차이를 보임을 확인할 수 있었다. 또한 이 결과를 바탕으로 기존의 구형 중공슬래브의 일방향 전단강도 산정시 사용되는 유효단면 산정법의 도넛형 이방향 중공슬래브 적용에 대한 문제점을 도출하였다.

건습식방사법에 의한 폴리설폰 중공사막의 구조 및 투과특성에 관한 연구

  • 김정훈;박유인;노일준;이규호
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1993년도 춘계 총회 및 학술발표회
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    • pp.33-33
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    • 1993
  • 건습식방사법에 의한 폴리설폰중공사를 제조함에 있어 여러가지의 방사조건을 변화시켜 이에 따른 중공사의 다양한 구조를 검토하고 이들의 투과특성을 조사하였다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 인식하고 Polysulfone 중공사막의 제조시 여러가지의 방사조건을 세분하여 방사높이, 방사용액 및 내부응고제의 양의 변화등의 방사변수에 따른 구조 및 투과특성 그리고 내부스킨층만이 존재하는 중공사와 외부스킨층만이 존재하는 중공사를 제조할 수 있는 특정조건을 확립한 후 이들의 상전이공정에 따른 변수를 도입하여 중공사를 제조하여 그 투과성능을 상전이공정과 연결시켜 해석하였다.

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중공형성체 재료에 따른 중공슬래브의 휨성능 평가 (Flexural Capacities of Hollow slab with Material properties)

  • 정주홍;김병훈;최현기;이승창;최창식
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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    • pp.69-70
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    • 2010
  • 본 연구는 중공 형성체의 재료가 중공 슬래브의 휨 성능에 미치는 영향에 관하여 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 중공형성체의 재료를 일반 플라스틱과 유리섬유 보강 플라스틱으로 제작하였으며, 이를 적용한 중공 슬래브의 일방향 휨 성능 평가를 수행하였다. 그리고 이를 통하여, 중공 형성체의 재료가 중공 슬래브에 미치는 영향을 확인하고, 그 성능을 파악하였다.

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용출온도와 시간이 Nylon 중공사의 중공율에 미치는 영향 (Effects of Eluting Temperature and Time on Hollow Rate of Nylon High Hollow)

  • 김상룡;김승진;조진황;이종우;조대현
    • 한국염색가공학회:학술대회논문집
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    • 한국염색가공학회 2008년도 제39차 학술발표회
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    • pp.55-56
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    • 2008
  • 본 연구에서는 국내 기업에서 개발된 Nyoln P 입자첨가 마스터배치를 이용하여 방사공정에서의 방사온도와 Nylon sheath와 PET core 비율을 변화시켜 용출형 Nylon 중공사를 방사하여 용출온도, 용출시간 등 용출조건의 변화에 따라 Nylon 중공사의 중공율에 미치는 영향에 대해 분석하였고, 또한 용출된 상태를 보기 위해 용출형 나일론 중공사의 SEM 사진을 측정하였다. 이러한 결과를 토대로 개발된 나일론 용출형 중공사를 이용하여 고부가가치의 나일론 용출형 중공사 제품의 상품화 기술을 개발하는데 도움을 주는데 본 연구의 목적이 있다.

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