• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.333-340
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• 2011

본 연구에서는 복합소재 단일겹치기 조인트의 접착부재 형상 및 필렛 유무에 따른 응력집중 완화 효과를 평가하였다. 이를 위해 6가지 서로 다른 끝단부 형상에 대해 비선형 유한요소 해석을 수행하였다. 또한, 복합재 접착부재와 접착제의 다양한 강성비에 따른 6가지 모델의 최대 전단 및 수직응력의 변화를 고찰하였다. 접착부재가 순방향 테이퍼를 갖는 모델의 경우에는 가장 높은 응력값을 보여 조인트의 접합강도가 가장 취약할 것으로 예상되었다. 이에 반해, 접착부재가 역방향 테이퍼를 갖고 필렛이 존재할 경우 가장 낮은 응력값을 보였다. 접착부재와 접착제의 강성변화에 따른 최대응력 변화를 고찰한 결과 접착부재의 강성은 클수록, 접착제 강성은 낮을수록 응력집중은 완화되었다.

• 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.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.603-608
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• 2001

Recently, cold expansion of fastener holes is commonly used in the aerospace industry to increase the fatigue endurance of airframes. Cold expansion process is used as the retardation of crack initiation in the hole. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the compressive residual stresses developed on the hole surface. The residual stress profile depends on the cold expansion ratio. In the present paper, it is shown that residual stress is redistributed due to the application of cold expansion process for CT specimen. It is further shown that residual stress increases in proportion to cold expansion ratio. It is thought that crack growth rate increases as cold expansion ratio.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.79-84
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• 2003

홀 확장법은 홀 주위에 압축 잔류응력층을 생성시킴으로서 균열 발생을 지연시키는 방법으로 항공산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 홀 확장 잔류응력의 분포는 홀 확장률, 맨드럴 삽입방향, 재료 물성치 등 여러 가지 홀 확장 피라미터에 따라 달라진다. 홀 확장 잔류응력층의 정확한 파악은 항공산업의 실제 설계에 있어서 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 상대적으로 부족하였다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 두 개의 인전한 홀에 홀 확장법을 적용하는 경우 대한 잔류응력 분포를 구하였다. 연구 결과 두개 홀에 동시에 홀 확장을 하는 경우가 순차적으로 홀 확장으로 하는 경우보다 더 유리한 잔류응력 분포를 얻을 수 있었다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.383-392
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• 2018

본 연구에서는 비교적 경간이 긴 트러스교를 포함한 무도상 교량을 대상으로 장대레일을 부설할 때 궤도-교량 상호작용으로 인한 레일 부가 축응력과 교량 지점 반력 등의 변화를 검토하여 레일 장대화를 위한 개량 방안을 분석하였다. 연구결과에 따르면 무도상 교량에서 장대레일을 부설할 경우 레일 부가 축응력과 지점 반력이 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 레일 부가 축응력은 횡저항력을 충분히 확보할 경우 수용 가능하지만, 지점 반력이 증가하게 될 경우 받침이나 교각의 손상이 우려되고 대규모 보수 보강을 필요로 하므로 지점 반력을 완화시킬 수 있는 방안을 강구할 필요가 있다. 교량 가동단의 마찰저항을 고려하는 경우 레일 부가 축응력은 감소하지만 지점 반력에 미치는 영향은 매우 작은 것으로 나타났다. 반면 궤도 종저항력이 작아지면 레일 부가 축응력과 지점 반력이 모두 큰 폭으로 감소하는 것으로 나타났으며, 레일 부가 축응력이 큰 일부 구간에 ZLR 체결장치를 적용하는 경우 레일 부가 축응력 뿐 아니라 교량 지점 반력이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 무도상 교량의 레일 장대화를 위하여 일부 ZLR 체결장치를 적용하고 궤도 종저항력을 줄이는 방안이 매우 효과적이라고 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.79-84
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• 2007

LPG 용기에 장착된 네크링의 암나사와 개폐밸브의 수나사 사이에서 발생되는 접촉법선응력과 von Mises 응력을 유한요소법으로 해석하여 밸브나사의 체결안전성에 관련된 강도 및 가스누출 안전성에 대해 고찰하였다. LPG 봄베의 가스충전압력 $8{\sim}9kg/cm^2$은 밸브와 LP가스 용기의 체결작용과 밀봉작용을 담당하는 나사부에 가압된다. 나사 선단부에서 발생한 스크래치 마모나 칩핑 손상은 나사의 접촉높이를 실질적으로 낮추게 되어 나선부의 강도를 떨어뜨리고, LP가스의 누설을 조장하게 된다. 체결 나선부의 손상은 밸브 나사부의 이빨 강도를 약화시키고, LP가스의 누출에 영향을 미친다. FEM 해석결과에 의하면, 나사 선단부의 마모 및 칩핑에 의한 높이 손상은 이론적으로 볼 때 LP가스의 누출과 밸브의 강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 황동밸브 나사 높이의 손상정도가 밸브의 임계강도를 넘어서게 되면, 나사는 밸브와 LP가스 봄베를 더 이상 체결하지 못하게 되어 압력용기는 갑자기 파손될 수도 있다.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.117-124
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• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.10-21
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• 2003

본 논문에서는 특성길이 결정을 위해 시편에 가해지는 하중과 내부 응력분포의 관계가 거의 선형적으로 변한다는 특성을 이용하여. 실험을 수행하지 않고 복합재 체결부 파손해석을 위한 특성길이를 결정할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 사용할 경우 특성길이 결정을 위한 실험 없이도 실험값을 사용한 결과와 동일한 압축특성길이를 얻을수 있음을 보였다. 압축특성길이 결정에서와 마찬가지로 실험 없이 인장특성길이를 결정하기 위해, 기존의 방법에서와 달리, 인장특성길이의 정의를 위해 사용하는 적층판의 강도값을, 원공이 없는 적층판의 값이 아닌 원공을 가진 적층판의 값을 사용하였다. 유한요소해석은 MSC/NASTRAN을 이용하였고, 체결재와 복합재의 접촉부는 접촉면 요소를 사용하여 모델링하였다. 제안된 방법으로 해석한 복합재 체결부의 파손하중은 Graphite/Epoxy 복합재료 체겯부의 실험 견과와 매우 잘 일치함을 확인하였다

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1239-1243
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• 2014

탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.167-170
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• 2003

Thermal elastic-plastic analysis was performed to assess the initial residual stress distribution of welded joints considering temperature dependent material properties. The test model was the idealized boxing fillet specimen, frequently appeared in the joints of longitudinal and transverse members of ship structure. Residual stress relaxations due to external loads were analyzed by subsequent elastic-plastic analysis considering loading and unloading steps, and the characteristics of residual stress relaxations were discussed with the levels of external loads. Additionally, to define the fatigue life of crack initiation and propagation, the S-N data for each crack length were appraised.