• 한국해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.29-36
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• 2000

Surface micro-crack grows along intergranular or transgranular region of crystal grains. But if it meets the barrier such as sessile dislocation and precipitates it loses straightness and deflects. Investigators had many difficulties in estimating fatigue life of smooth specimen because of the random distribution growth and coalescence of surface micro-cracks. The path of surface micro-crack has irregularity due to nonhomogeneous microstructure. Euclidian geometry can't quantify the shape of surface micro-crack but fractal geometry can. Therefore in this paper fractal dimension is measured at various stage of cycle ratio and estimated cycle ratio in 2024-T3 aluminium, alloy.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.913-920
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• 2011

본 논문은 4-매 주자직 유리섬유/에폭시 적층 복합재가 적용된 철도차량 경량 대차프레임의 피로 수명 및 강도 평가에 대해 기술한다. 대차프레임 경량화 재질로 적용된 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로특성 평가를 위하여 경사, 위사 그리고 $0^{\circ}/90^{\circ}$ 방향으로 적층된 시험편에 대하여 인장-압축 피로시험을 수행하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로시험은 5Hz의 주파수, -1의 응력비(R), $10^7$의 피로수명을 갖도록 하였다. 또한, JIS E 4207의 하중조건에 따른 대차프레임의 피로강도 평가를 Goodman 선도를 통하여 수행하였다. 유리섬유/에폭시 적층 복합재 경량 대차프레임의 피로수명 및 강도 평가기준을 만족하였으며, 무게를 고려할 경우 기존 대차프레임 재질인 SM490A 금속재에 비하여 우수한 피로특성을 갖는다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권5호
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• pp.539-544
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• 2002

기계구조물의 피로과정에 대한 손상정도를 평가하기 위하여 X선 회절을 이용하여 반가폭 및 하중방향과 수직방향에서의 2축에 대한 잔류응력의 변화를 측정하였다. 반가폭은 피로과정의 초기에는 큰 변화를 보이지만 피로수명 비의 약 $10{\sim}20%$ 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. 2축 방향에 대한 잔류응력은 피로수명비의 40% 전후에서 길이방향의 경우는 감소와 증가를, 폭방향의 경우는 증가와 감소를 하였으며, 응력진폭이 클수록 잔류응력의 절대 값은 커지는 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.785-788
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• 2012

본 논문에서는 접착제로 접합된 DCB 구조체의 피로 해석을 수행하였다. 두께가 25및 40 mm인 두 모델들의 피로수명과 피로손상의 해석 결과를 비교해보면, 두께 25 mm인 모델이 두께 40 mm인 모델에 비하여 수명과 손상이 불리한 것으로 나타났으며 불규칙 피로하중에서는 'SAE transmission'에서 가장 불리한 값을 나타냈다. 또한 'SAE transmission'에서 가장 안정한 경향을 보이고 있고 상대적인 손상으로서 약 1.1에서 1.8 % 정도로 가장 작은 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻어진 해석 결과를 접착제로 접합된 실제 복합재 구조물에 적용시켜 피로거동을 분석하고 그 기계적인 특성을 파악할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권6호
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• pp.834-840
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• 2008

We carried out fatigue testing with materials of aluminum alloyC7075-T6, 2024-T4) by rotary bending fatigue tester. We investigated fatigue limit, fatigue crack initiation, fatigue crack propagation behavior and possibility of fatigue life prediction to the different small circular hole defect. The summarized result are as follows; Fatigue limit of the smooth specimens were related tensile strength and yield strength. In case of more large applied stress and small circular hole crack defect, the fatigue crack was grown rapidly. The fatigue crack propagation behavior proceed at according to inclusion. Fatigue crack propagation ratio appeared instability and retardation phenomenon in the first half of fatigue life but appeared stability and replied in the latter half. On other hand, this experimental data of the materials are appeared fatigue life predictability.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.193-200
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• 2014

본 연구에서는 도시철도 콘크리트궤도 장대레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 장대레일 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 콘크리트궤도 장대레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일 피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.649-657
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• 2017

본 연구의 목적은 궤도형식별로 사용레일의 피로수명을 평가하는 것이다. 이를 위해 궤도형식별 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하여 파괴확률 50%~0.01% 의 S-N 선도를 도출하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 피로수명을 산출하였다. 여기서, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 사용레일의 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 이용하여 구하고, S-N 선도로부터 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 평가결과, 자갈도상의 경우 레일의 피로수명이 현 레일교환기준에 비해 약 2억톤 이상 높았고, 콘크리트도상의 레일 피로수명이 자갈궤도에 비해 약 3억톤 이상 높은 것으로 나타났다. 따라서 누적통과톤수에 의한 레일교환기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준값이 아닌 목표값으로 관리할 필요가 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권1호통권34호
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• pp.37-45
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• 1998

기계 및 구조물의 안전성과 신뢰성 평가를 위하여 금속재료의 피로강도 데이터베이스 시스템을 구축하고, 이를 이용하여 금속재료의 피로수명 분포특성을 검토하였다. 종속도를 이용하여 구성한 관계형 피로강도 데이터베이스 시스템은 일련의 데이터 관리 및 해석작업을 효율적으로 수행하였다. 또한 Robust 방법과 보상오차함수(complementary error function)를 이용한 3-파라미터 Weibull분포의 파라미터 추정법 및 비파손확률를 검토하기 위하여 제안된 새로운 기준식의 타당성을 검토하였다. 조합분포모델을 이용하여 부하응력비와 Weibull분포의 파라미터 항으로 나타낸 피로수명 분포식은 탄소강의 P-R-N 특성을 해석함에 있어서 좋은 결과를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.8-14
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• 2015

지금까지 자동차 소재의 경량화 및 연소가스의 저감은 부품의 플라스틱화를 통하여 많은 진전이 있었다. 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재가 적용된 프론트 엔드 모듈 캐리어는 플라스틱 구조부품 중에서 가장 성공적인 사례이다. 하지만, 장기 신뢰성 측면에서 볼 때, 자동차용 플라스틱 소재에 대한 피로거동 및 진동내구에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 프론트 엔드 모듈 캐리어의 피로설계 및 해석의 기초가 되는 폴리프로필렌 장섬유 소재에 대한 내구성을 분석하였다. 피로수명과 응력진폭 또는 평균응력 간의 상관관계를 평가하기 위하여 다양한 응력비에서 피로실험을 수행하였다. 일정 응력진폭에서 응력비를 변화시킨 결과는 최대하중을 고정시킨 결과보다 피로수명의 변화가 응력비 증가에 따라 2~6% 크게 나타났다. 또한 주사전자 현미경을 통하여 장섬유 보강 폴리프로필렌 소재에 대한 피로균열의 발생, 전파의 파괴기구를 확인하였다.