• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.629-637
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• 2003

본 논문은 강교량에서 큰 응력범위가 발생하는 위치에 불가피하게 존재하는 가장 일반적인 피로 취약 상세인 면내 거셋 용접부에 대한 3단계에 걸친 피로 시험 결과를 분석 평가 하였다. 플랜지 및 부착물의 두께, 부착물의 길이와 적용강재를 변화시킨 총 57개의 피로 시험편이 제작되어 인장피로시험이 수행되었으며, 1단계 시험에서는 실물크기 및 시험체에 대한 피로 실험도 수행되었다. 실험 결과로부터 현 설계기준에 제시된 대상상세에 대한 피로강도 기준의 적정성을 평가하고, 플랜지와 용접 연결된 부착물의 두께, 길이 등의 기하학적 형상 및 적용강재의 강도가 피로강도에 미치는 영향과 균열의 발생 및 진전 거동 특성을 규명하였다. 외국의 피로실험 자료와 비교 분석한 결과 강재가 서로 달라도 유사한 피로강도를 갖는 것으로 나타났으며, 이는 강종 보다는 기하학적 형상 및 용접관련사항이 피로강도에 미치는 영향이 크다는 것을 나타내며, 형상에 따라 응력집중계수의 차이가 매우 커서 거셋 부착부의 변화부 반경, 길이 및 플랜지의 폭에 따라 상세분류를 좀더 세분화 할 필요가 있는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.21-27
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• 2010

대부분의 구조물 파괴는 피로에 의해서 발생한다. 따라서 지금까지 모드 혼합비가 피로 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 수많은 연구가 수행되어 오고 있다. 하지만 대부분의 연구가 금속/금속 계면이나 복합재료 층간 분리에 관한 연구이다. 따라서 본 연구에서는 이종재료인 복합재료/금속 계면의 피로 특성에 대한 기초 자료를 얻고자 하였다. 이를 위하여 복합재료와 탄소강을 동시 경화법을 이용하여 접합한 SLB(single leg bending) 시편을 이용하여 피로 실험을 수행하였다. 특히, 피로 특성에 모드 혼합비$(G_{II}/G_T)$가 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 하였다. 전체적으로 모드 II 하중 성분 이 많을수록 균열진전속도가 빨라진다는 결과를 얻었다.

• 대한조선학회지
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• 제30권3호
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• pp.23-27
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• 1993

현재까지 SFCP 해석법은 기초단계에 있으며, 아직도 정립된 방법이 없는 것이 사실이다. 따라서, 이 분야에는 많은 개선을 필요로 하고 있다. 이와 같은 개선은 이론적인 연구뿐만이 아니라, 실험적인 연구가 바탕이 되어야 라며, 동시에SFCP에 영향을 주는 초기균열의 변동성, 하중의 변동성 등을 정확한 모델링 방법에 대한 연구가 병행되어야 한다. 그리고 더 나아가서 실제 구 조물에서 피로파괴에 영향을 주는 중요한 요소인 잔류응력, 부식 등의 고려하는 방법에 관한 연구가 수행 되어져야 할 것이다. 또한, 지금까지의 연구가 주로 구조부재에 하나의 균열이 존 재한다는 가정을 내포하고 있는데, 실구조물에 적용하기 위해서는 여러개의 균열이 동시에 존 재하는 경우에 대한 연구와 균열이 성장하면서 합체(coalescence)하는 경우에 대한 연구도 수행 되어야 한다. 이와 같은 연구가 꾸준히 진행되어 소기의 성과를 거둠으로써, 구조물의 피로파괴 확률을 정확하게 추정할 수 있을 것이며, 이에 따라 합리적인 설계가 가능해질 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.405-414
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• 2009

이 논문에서는 표면으로부터 내부로 진전된 CT피로시험편의 노치 피로균열을 대상으로 회절초음파를 이용하여 균열깊이를 평가하기 위한 방법을 제안하고 그 타당성을 실험에 의해 검증하였다. 특히 균열선단 이외에 노치와 같은 또 다른 회절파 발생요소가 존재하는 상황에서 회절파 성분들을 정확하게 규명하기 위해 탐촉자 스캔에 의한 영상화 및 전파경로 분석을 실시하였다. 실험은 균열이 없는 시험편과 균열이 있는 시험편에 적용하였다. 실험 및 분석의 결과 주파수가 클수록 그리고 탐촉자의 굴절각이 클수록 정확한 측정이 가능했고, 4MHz의 $60^{\circ}-60^{\circ}$ 탐촉자 조합의 경우 오차 0.38 mm 이내로 균열깊이가 측정되었다. 제안 기법은 균열 선단부가 미세하여 회절파 세기가 미약하더라도 적용이 가능하다는 특징을 가지므로 미세 균열의 검사 및 깊이 평가에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권6호
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• pp.701-709
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• 2007

To clarify the characteristics of surface damage due to fretting in press-fitted shaft, experimental methods were applied to small scale specimen with different bending load condition. Fatigue tests and interrupted fatigue tests of press-fitted specimen were carried out by rotate bending fatigue test. Macroscopic and microscopic characteristics were examined using scanning electron microscope (SEM), optical microscope or profilometer. It is found that small fatigue cracks are nucleated early in life regardless of bending stress, and thus the most portion of fatigue life on press fits can be considered to be crack propagation process. Most of surface cracks are initiated near the contact edge, and multiple cracks are nucleated and interconnected. Furthermore, the fretting wear rates at the contact edge are increased rapidly at the initial stage of total fatigue life. It is thus suggested that the fatigue crack nucleation and propagation process is strongly related to the evolution of surface profile by fretting wear in press fits.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권3호
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• pp.52-62
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• 1994

기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.75-86
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• 1996

최근 선박, 해양구조물, 항공기 및 원자력 플랜트 등 대형구조물의 사용조건이 극도로 가혹해짐에 따라 이들에 대한 신뢰성 및 안전성 보장이 심각한 문제로 대두되고 있다. 이들 대형구조물에 있어, 파손사례의 대부분은 어떤 형태로든 피로현상과 관련된 것으로서 수명 및 잔여수명의 예측과 함께 안정성 평가기술의 확립이 절실히 요구되고 있다. 그러나, 실제 대다수의 결함은 복수표면 균열 상태로 존재하며, 이들은 단일균열의 경우와는 달리 급속히 합체, 성장할 가능성이 높고 따라서, 관통수명 또한 짧아지며, 관통시 표면균열의 길이가 상대적으로 커져 불안정 파괴의 위험성도 그만큼 높아지게 된다. 본 연구에서는 평판 및 필릿 용접부에 존재하는 복수의 직렬표면균열을 대상으로 인접균열간 간섭효과, 합체현상을 고찰하여 피로균열 진전거동 및 피로수명 예측프로그램을 개발하고, 이를 기존의 실험결과와 비교, 평가하여 그 정도 및 실용성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.35-42
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• 2008

원자력발전소에서는 열교환 파이프에서 발생하는 열피로 균열을 비파괴 탐상장비를 이용하여 조기에 발견하는 것이 안전을 위해 매우 필요하며, 따라서 이를 모사한 인공균열시편 제작에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 이러한 균열은 일반 기계가공으로 제작하는 것이 불가능하여 실제 조건과 유사한 열 반복하중 하에서 제작될 수밖에 없는데, 이를 위해 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 크랙성장 시뮬레이션 기법을 이용하여 이러한 균열 제작시간을 단축하기 위한 최적의 열하중 조건을 찾고자 하였다. 이를 위해 임의조건에서 시뮬레이션 및 열피로균열 발생 기초실험을 수행하여 균열 초기수명과 진전수명을 검증하였고, 이를 바탕으로 다양한 가열 및 냉각시간을 시뮬레이션 함으로써 제작시간을 최소화하는 열하중 조건을 구하였다. 시뮬레이션에서는 응력해석을 위해 상용 소프트웨어 ANSYS를 초기균열수명 계산을 위해 수치계산용 소프트웨어 ZENCRACK을 이용하여 코딩을 균열진전수명 평가를 위해 ZENCRACK 소프트웨어를 이용하였다. 그 결과 1mm 균열 제작에 소요되는 시간은 초기의 418시간에서 319시간으로 24% 단축되는 것으로 예측되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.1-8
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• 2015

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(${\Delta}K$)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.475-485
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• 1995

In this study, statistical analysis of fatigue data which had obtained from respective 24 fatigue crack, was examined for SiC whisker reinforced aluminium 6061 composite alloy (SiC$_{w}$/A16061) and aluminium 6061 alloy. SiC volume fraction in composite alloy is 25%. The analysis results stress intensity factor range and 0.1 mm fatigue crack initiation life for SiC$_{w}$/A16061 composite & A16061 matrix are the log-normal distribution. And regression analysis by linear model, exponential model and multiplicative model were performed to find out the relationship between fatigue crack growth rate(da/dN) and stress intensity for find out the relationship between fatigue crack growth rate(da/dN) and stress intensity factor range(.DELTA.K) in the SiC$_{w}$/A16061 composite and examine the applicability of Paris' equation to SiC$_{w}$A16061 composite. Also computer simulation was performed for fatigue life prediction of SiC$_{w}$/A16061 composite using the statistical results of this study.udy.