• 대한조선학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.126-134
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• 1995

본 연구에서는 피로강도중 설계자의 입장에서 일차적으로 관심의 대상인 균열발생수명에 대하여 선박용 중형엔진의 크랭크축을 대상으로 피로강도평가를 수행하였다. 본 평가를 위하여 크랭크축에 대한 구조해석모델을 구성하고 작용하중을 선정하였고 구조해석을 통한 반복적 응답을 근거로 균열발생수명을 추정하였으며 이들의 수명분포상황을 제시하여 보았다. 균열발생수명의 추정에서 주로 사용되고 있는 몇가지 상관관계를 소개하고 이의 적용성에 대하여 언급하여 보았다. 본 해석을 위하여 PATRAN, NASTRAN 및 EMRC/NISA 등의 상용프로그램을 적극 활용하였다. 균열발생해석의 결과로서 아직 조선업계의 적용성이 활발치 못한 수명분포도를 제시하였으며 이로부터 일반구조해석에서의 응력분포도와 같은 방식으로 수명분포상황을 일목요연하게 파악할 수 있는 방법의 적용성을 타진하여 보았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.567-573
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• 2017

자동차 부품 중 드라이브 샤프트는 엔진에서 발생하는 토크를 바퀴에 전달하는 동력 전달장치의 핵심 부품이다. 엔진에서 입력되는 비틀림 하중과 주행 중 발생하는 실동하중에 의한 부품의 파손을 방지하기 위해, 고주파 열처리로 강도 및 피로수명이 개선되고 있다. 본 연구에서는 고주파 열처리에 따른 드라이브 샤프트의 피로수명을 정량적으로 평가할 수 있는 피로수명 평가기법을 구축하였다. 드라이브 샤프트의 소재인 SAE10B38M2 강재로 모재 및 경화깊이가 서로 다른 고주파 열처리 시편 두 종을 제작하여 비틀림 하중 하에서의 전단 변형률 제어 피로시험을 진행하였고, 변형률-수명 피로수명 평가에 필요한 피로 물성값을 구하였다. 얻어진 피로 물성값을 이용하여 드라이브 샤프트의 변형률 기반 피로해석을 진행하였으며, 얻어진 피로수명 결과를 시제품 피로시험 결과와 비교하여 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1495-1501
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• 2011

본 연구는 동력전달 장치인 추진축이 차량 주행중 상하운동에 따라 생기는 자재이음의 내구성에 대한 강도 해석을 하였다. 유니버설 조인트에서의 최대 등가 응력과 전변형량은 요크 부분에서 $1.3177{\times}10^3$Pa및 $3.6148{\times}10^{-4}$m로 크게 나타났다. 'SAE bracket', 'SAE transmission' 및 Sample history'의 불규칙 피로 하중들 중에서는 하중의 변화가 극심한 SAE bracket'의 경우가 사용 가능 수명이 15951 Cycle 정도로 가장 짧은 것을 볼 수가 있고 하중의 변화가 가장 완만한 Sample history'에서 사용가능 수명이 $2{\times}10^7$ Cycle 정도로 가장 긴 것을 알 수 있었다. 피로 하중의 빈도수로서는 SAE Bracket history'가 80% 정도로서 가장 높게 나타나 파손의 가능성이 큼을 알 수 있었고 Sample history'가 5%로서 가장 낮게 나타났다. 그리고 구속 조건을 가하여 한 Harmonic response 해석에서의 최대 변위는 58Hz에서 일어났다. 이러한 진동수에서의 최대 변위는 0.00261m가 되었다. 본 연구의 결과를 종합하여 동력전달 장치인 추진축에 응용한다면 그 파손 방지 및 내구성을 예측하는데 활용이 클 것으로 사료된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1031-1036
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• 2007

Torsional vibration analysis is necessary at design stage to ensure the reliability of a system particularly when the driven machine is a reciprocating compressor. This paper contains the results of torsional vibration analysis and fatigue strength evaluation for 540 kW compressor driving motor. Torsional vibration analysis showed that the $2^{nd}$ torsional mode of the entire shaft system has the possibility of resonance with the $14^{th}$ order excitation of compressor and twin line frequency of motor at operating speed. Therefore, the analyses were required to ensure the structural reliability of the motor. The fatigue strength was evaluated for the shaft and inner fans using the results of forced vibration analysis. It is concluded that the motor has sufficient fatigue strength under normal operating condition.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권7호
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• pp.572-578
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• 2007

Two stroke low speed diesel engines are widely used for marine propulsion or as power plant prime mover. These engines have many merits which includes higher thermal efficiency, mobility and durability. Yet various annoying vibrations occur sometimes in ships or at the plant itself. Of these vibrations, torsional vibration is very important and dictates a careful investigation during the engme's initial design stage for safe operation. With the rule and limit on torsional vibration in place, shaft strength fatigue due to torsional vibration however demands further analysis which possibly can be incorporated in the classification societies' rule and limit. In addition, the shaft's torsional vibration stresses can be calculated equivalently from accumulated fatigue cycles number due to transient torsional vibration in time domain. In this paper, authors suggest a new estimation method combined with Palmgren-Miner equation. A 6S70MC-C ($25,320ps{\times}91rpm$) engine for ship propulsion was selected as a case study. Angular velocity was measured, instead of shaft's strain, for simplified measurement and it was converted to torsional vibration stress for accumulated fatigue cycle numbers in shafting life time. Likewise, the accumulated fatigue calculation was compared with shaft fatigue strength limit. This new method can be further realized and confirmed in ship with two stroke low speed diesel engine.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1351-1360
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• 1993

본 연구에서는 수적법(hand lay up : HLU)을 이용하여 단 섬유포(chopped strand mat : CSM)형태의 유리섬유를 불포화 폴리에스테르 수지에 강화시킨 복합 적층 판을 대상으로 해수중에서 굽힘·피로시험을 실시하여 피로균열 성장거동을 관찰하고 파면관찰을 통하여 GERP의 피로특성을 검토하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 추계학술대회논문집
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• pp.786-791
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• 2006

Two stroke low speed diesel engines are mainly used for marine propulsion or power plant prime mover. These have many merits such as higher thermal efficiency, mobility and durability. However various annoying vibrations sometimes occur in ships or at the plant itself. Of these vibrations, torsional vibration is very important and it should be carefully investigated during the initial design stage for engine's safe operation. In this paper authors suggest a new estimation method of for shaft's can be calculated equivalently from accumulated fatigue cycles number due to torsional vibration. The 6S70MC-C($25,320ps{\times}91rpm$) engine for ship propulsion was selected as a case study, and the accumulated fatigue cycles numbers for shafting life time converted from the measured angular velocity and torsional vibration stress was calculated. This new method can be realized and confirmed in test model ship with two stroke low speed diesel engine.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권3호
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• pp.71-77
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• 2018

This paper suggests how to improve the fatigue strength of an axle shaft, which is the vulnerable part of an axle shaft system for a 3.5-ton commercial vehicle. The axle shaft is composed of a universal joint with a spider and yoke, yoke shaft, and so on. Structural analysis of the initial axle shaft was conducted to select the exact area for structural strength fatigue improvement, and as a result, the inner/outer yoke shaft and spider were selected. Four cases considered design variables, such as length and thickness, to verify the enhanced durability of the axle shaft, and fatigue analysis was conducted. Finally, we suggest that the axle shaft system satisfied the working conditions for a 3.5-ton commercial vehicle.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.27-35
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• 2004

지금까지 콘크리트에 대한 피로실험과 연구는 대부분 압축응력, 휨응력을 받는 경우에 대하여 연구를 진행하였으나 실제 교량이나 도로 포장콘크리트 구조물은 이축응력상태의 조합응력을 받게 된다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 콘크리트 구조체가 받게 되는 이축응력 상태를 이상적으로 재현할 수 있는 쪼갬인장 피로실험방법을 제안하고 적용성을 평가 하고자 하였다. 실험은 ${\phi}15{\times}30cm$를 사용한 KS 규정을 응용하여 ${\phi}15{\times}7.5cm$의 시편을 제작하고, 쪼갬인장 피로실험에 적용하기 위한 타당성 검증을 수행하였으며, 이상적 탄성재료인 강재와 고체의 비교를 위하여 모르타르 시편을 제작하여 검증실험을 수행하였다. 또한, 이론적 고찰과 유한요소 해석을 수행하여 이론치와 해석치의 비교 고찰하였으며 정적 강도측정 및 게이지 부착실험을 수행하여 타당성을 입증하고자 하였다. 실험결과, FEA결과, 수평응력과 압축응력의 비는 3.1로 나타나 이론치 3.0과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 수평응력은 시편의 길이가 30cm일 경우 이론상 3MPa이지만, 본 연구에서는 시편의 길이가 30cm와 5cm일 때 각각 2.98MPa와 2.96MPa로 나타났다. 쪼갬인장 피로실험방법은 유한요소 해석, 정적 강도측정 및 게이지 부착실험모두에서 충분한 타당성을 나타내었으며, 이 방법은 실제 응력 모사, 실험의 간편성, 현장 시편 이용 가능성 등 많은 장점을 가지고 있는 것으로 판단되어 향후 교량이나 도로포장 구조물에 사용되는 콘크리트의 피로거동을 모사하는데 적합한 실험방법으로 사료된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.391-398
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• 2016

본 연구에서는 난류 유입조건을 갖는 수평축 풍력터빈 블레이드의 공력 하중에 대해 초점을 맞추어 연구하였다. 난류모델은 풍속과 방향에 대한 변동을 포함하며, 그 특성은 난류 강도와 표준편차로 표현된다. IEC61400-1에서는 정상 난류 모델과 정상 풍속 측면도에 대해서 피로해석을 수행하도록 규정하고 있다. 이를 위해 공력 최적설계 절차를 통해 얻어낸 MW급 수평축 풍력터빈 블레이드 허브와 저속 회전축에 대한 공력하중 해석을 수행한다. 공력하중 성분은 수치적인 절차를 통해 얻어내며 이를 블레이드 회전 특성을 고려하여 해석적으로 검토하였다. 난류 조건을 고려했을 때의 최대 추력과 토크의 변동치는 난류 조건을 고려하지 않았을 때의 값들에 비해 5~8 배 더 큰 값을 보였다. 따라서 난류 조건을 반영한 하중 해석은 풍력터빈 블레이드의 구조설계에 있어서 필수적임을 확인하였다.