• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1137-1143
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• 2010

가스용접 구조물의 장 수명 피로설계기준(fatigue design criterion)을 결정하기 위해서는 정확한 응력해석과 체계적인 피로강도평가가 필요하다. 그러나 실 구조물로부터 피로설계기준을 결정하는 것은 대단히 어려우므로 구조물의 기계적 구조적 특성을 만족하는 간편 시편을 만들어서 $\Delta{\sigma}-N_f$ 관계를 도출하여 피로강도를 평가하고 있다. 그리고 가스용접에 의해 제작된 실 구조물의 피로설계를 위해서는 피로균열발생과 파단 기점이 되는 용접부의 용접잔류응력(welding residual stress)이 고려되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 플러그 및 링 가스용접 이음재에 대한 용접잔류응력을 고려하기 위해 용접 열 사이클(heat cycle)에 의한 비선형 열해석(non-linear thermal analysis)과 열 응력(thermal stress) 해석을 수행하고, 실험 치와 비교 분석하여 용접잔류응력을 고려한 응력 진폭-피로수명($(\sigma_a)_R-N_f$) 관계를 도출하여 자동적으로 피로설계기준을 제시할 수 있도록 하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.889-895
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• 2012

탄소섬유강화(CFRP) 복합재료는 높은 비강성과 비강도 특성을 갖고 있기 때문에 항공기, 자동차 등의 경량화가 요구되는 분야에서 금속재를 대체하여 사용 빈도가 급격히 증가하고 있다. 그 중 항공기의 경우, 동체가 고온 다습한 환경 조건에 노출되는 경우가 많기 때문에 CFRP를 이용한 항공기의 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 강도 특성을 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 CFRP시험편을 $75^{\circ}C$의 물에 장기간 침지하였으며. 이 시험편을 이용해 침지 기간별로 인장강도를 평가하였다. 또한, SEM을 이용하여 흡습 기간에 따른 파단면의 파괴양상을 분석하였으며 300일간 침지된 시험편에 대해 응력비 R=0.1 조건으로 피로시험을 수행하여, 침지하지 않은 시험편에 비해 피로수명이 크게 저하되는 것을 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.95-105
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• 2009

본 연구는 콘크리트 포장의 지불규정 인자 중 콘크리트 휨강도와 표면 평탄성이 콘크리트 포장 공용성에 미치는 영향에 대하여 분석하고, 이러한 인자에 대한 지불규정을 적용할 때 인자의 크기에 따른 적절한 허용범위를 결정하는 근거를 마련하기 위하여 수행되었다. 콘크리트의 휨강도에 대하여 AASHTO, 지수형, 선형 피로파손 공식 등의 공용성 모델을 이용하여 분석을 수행하였으며, 콘크리트 포장의 표면 평탄성에 대해서는 PSI, IRI, PrI 등의 평탄성 지수와 AASHTO 피로파손 공식을 사용하여 분석을 수행하였다. 연구결과, 휨강도의 허용 기준은 휨강도 손실률(손실량/휨강도)을 기준으로 하여야 하며, 휨강도 손실률이 증가할수록 설계수명이 선형으로 감소하기 때문에 이에 적절하게 공사비를 차감 지급해야 하는 것을 알 수 있었다. 표면 평탄성은 초기 평탄성이 우수할수록 평탄성지수의 손실률을 크게 허용해야 하며, 휨강도와 같이 평탄성 지수 손실률과 포장 수명 감소가 선형으로 비례하므로 공사비 차등 적용도 이에 적절하게 하여야 한다는 것을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권1호
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• pp.32-38
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• 2001

재료의 손상을 평가하기 위하여 초음파법에 대한 많은 연구가 진행되었고 널리 사용되고 있으나 대부분 균열의 성장 또는 두께의 감소와 같은 문제에 집중되고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 이용하여 반복하중에 의해 재료내부에 발생하는 미시균열을 조기에 감지하고, 피로에 의한 파괴를 미연에 방지할 수 있도록 초음파 표면파의 감쇠와 속도변화를 이용하여 균열길이 측정의 정량적인 평가방법을 제시하였다. 중심주파수 5MHz의 탐촉자를 이용하여 파단수명비 약 60%, 균열길이 약 2mm 정도에서 표면파의 속도 및 감쇠 변화를 탐지할 수 있었다. 고주파 탐촉자를 이용함으로써 미시균열의 발생을 조기에 탐지할 수 있으며, 파단수명을 예측하는 기초자료로 활용할 수 있다.

• 기계저널
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• 제32권4호
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• pp.351-357
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• 1992

고온 사용 설비의 잔여수명을 진단하는 비파괴적인 여러 가지 방법 중에서 현장에서 간단히 측 정을 함으로써 경년열화 정도를 비교적 쉽게 알아낼 수 있는 경도법에 대하여 살펴보았다. 이 방법은 크립손상 평가뿐만 아니라 피로 손상 평가에도 사용되고 있으며 외국의 경우 현장에서 많이 사용되고 있는, 가장 보편화된 방법 중의 하나이다. 국내의 경우에도 노후화된 고온 사용 설비가 상당수되기 때문에 설비의 안전성이나 경제적인 운용을 위해서 이들의 손상 정도를 정 기적으로 진단할 필요성이 매우 크나 이에 대한 연구 성과는 외국에 비하여 미미한 편이기 때 문에 앞으로 이에 대한 많은 노력이 이루어져야 한다고 생각되나. 특히 현장에서는 휴대용 시 험기를 사용하여야 하나 수명평가에는 비커스 경도값을 사용하고 있기 때문에 이들의 경도 환 산에 대한 D/B 확충이 시급한 실정이다. 또한 기존 기술의 습득 및 손상 평가의 정확도 향상, 새로운 방법들의 개발 그리고 이들의 현장 적용 등을 위해서는 실기 사용재의 입수, 정보교환, 전문가시스템(expert system) 개발을 위한 D/B 구축 등 산 . 학 . 연의 협동이 절실히 요구된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.39-45
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• 2024

경주 및 포항지진으로 인한 지하매설배관의 파열 및 누수가 발생하여 내진 안전성 확보의 중요성이 증대되고 있다. 배관시스템의 내진 확보를 위해 금속 벨로우즈 신축관이음이 적용되고 있다. 금속 벨로우즈는 일련의 주름 형상으로 제작되어 비교적 낮은 강성으로 유연하게 변형으로부터 대응한다. 금속 벨로우즈의 목적에 따라 다양한 주름 형상과 겹 수로 제작되고 이와 관련한 다양한 연구가 수행되었다. 하지만 산높이가 복합적인 벨로우즈의 전단 거동에 대한 내진성능을 평가한 연구는 미비하다. 따라서 본 연구는 복합적인 산 높이로 구현된 벨로우즈의 전단 내진성능을 분석하기 위한 단조하중실험, 점증반복하중실험 및 피로반복실험을 수행하였다. 실험은 한 겹 및 세 겹으로 제작된 벨로우즈를 대상으로 수행하였으며, 한 겹 보다 세 겹으로 제작된 벨로우즈의 최대 변형 및 피로 수명이 높은 것으로 평가되었다. 하지만 세 겹의 벨로우즈는 내압에 비해 높은 강성으로 주름산의 변형이 더 낮은 변위에서 발생하며, 복합적인 주름산의 높이와 관련하여 특정 조건에서는 누수가 빠르게 발생하였다. 피로 수명은 낮은 변형률에서 많은 겹 수의 벨로우즈가 높게 평가되었고, 높은 변형률에서는 동일한 피로 수명으로 수렴하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권6호
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• pp.185-194
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• 1998

In this study, the rotary bending fatigue test was carried out with two kinds of material, S43C and S50C, using in the Front engine and Front drive wheels(F.F.) of vehicle. The one part of specimens was heated by high frequency induction method(about 1mm depth and $H_RC$ 56~60) and tested environment temperature were $-30^{\circ}C$, $+25^{\circ}C$ and $+80^{\circ}C$ in order to look over the influence of the heat treatment and the temperatures. In the experimented result at $+25^{\circ}C$ and $+80^{\circ}C$, the fatigue life of non-heated specimens were decreased about 35%, but that of heated specimens were decreased about only 5% at $+80^{\circ}C$ more than at $25^{\circ}C$. And in the experiment result at $-30^{\circ}C$ and $+25^{\circ}C$, the non-heated and heated specimens were about 110%, 120% higher fatigue life at $-30^{\circ}C$ than at the $+25^{\circ}C$ each other. On the other hand, the fatigue crack propagation rate of S50C was higher than that of S43C.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.429-436
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• 2013

본 논문에서는 고주파 열처리된 SAE1055 베어링강의 경도에 따른 피로 거동 및 이의 확률론적 평가를 수행하였다. 이를 위하여 경도 수준에 따른 5 종류의 시험편(A : 원재료, B : HV390-전경화, C : HV510-전경화, D : HV700-전경화 및 E : HV-700 표면경화)를 준비하였다. 피로시험은 4 점 회전굽힘 피로시험기를 이용하여 응력비 R=-1 의 조건하에서 수행하였다. 그 결과, SAE1055 강의 피로 거동은 경도에 따라 크게 변화하였으나 HV510 수준이상에서는 피로한도의 증가는 관찰되지 않았다. 또한 피로 파손기구에 대한 경도의 영향을 평가하기 위하여 SEM(scanning electron microscope)을 이용한 파면 관찰을 수행하였다. 피로수명의 통계적 특성은 P-S-N(probabilistic S-N) 곡선을 이용하여 평가되었으며 이에 대한 경도의 영향은 잔류치 해석(residue analysis)을 통하여 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권11호
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• pp.2287-2296
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• 2002

Most cracks in the structure occur under mixed mode loading and those fatigue crack propagation behavior heavily depends on the stress ratio. So, it is necessary to study the fatigue behavior under mixed mode loading as the stress ratio changes. In this paper, the fatigue crack propagation behavior was respectively investigated at stress ratio 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and we changed the loading application angle into 0$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 60$^{\circ}$ to apply various loading mode. The mode I and II stress intensity factor of CTS specimen used in this study was calculated by the displacement extrapolation method using FEM (ABAQUS). Using both the experiment and FEM analysis, we have concluded the relationship between crack propagation rate and stress intensity factor range at each loading mode due to the variation of stress ratio. Also, when the crack propagated under given stress ratio and loading mode condition, we have concluded the dominant factors of the crack propagation rate at each case.