• 대한기계학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.916-922
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• 1986

본 논문에서는 여러 연구자들이 반타원형 표면균열에 대한 응력확대계수의 수 정계수(correction factor)을 이론해석, 수치해석 및 실험해석 등을 통하여 구했는데, 그 결과는 서로가 5∼100%의 차이를 나타내고 있는 것이다. 이 때문에 표면균열에 대한 연구보고는 다른 분야에 비하여 비교적 적은 편이며, 현재까지 펴면균열의 피로 성장거동에 대한 정열이 설정되어 있지 못한 실정인 것이다. 이에 저자들은 표면균 열의 피로성장거동에 대한 다각적인 연구계획을 추진하고 있는 중이며, 본 보고서는 그 제1단계 연구로서, 초기 표면균열의 크기가 피로균열성장거동에 미치는 영향을 규 명하기 위한 실험적인 연구결과이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.53-62
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• 1986

소재시험편(素材試驗片)과 맞대기 용접시험편(鎔接試驗片)을 대상(對象)으로 피로시험(疲勞試驗)을 행(行)하여 작용최대응력(作用最大應力)-피로수명(疲勞壽命)(S-N)선도(線圖), 소성변형율(塑性變形率)-하중반복회수(荷重反復回數)(${\varepsilon}_p$-N)선도(線圖), 초기균열발생시(初期龜裂發生時)의 소성변형율(塑性變形率)-피로수명(疲勞壽命)(${\varepsilon}_p-N_c$)선도(線圖) 및 균열성장율(龜裂成長率)-응력확대계수변동범위(應力擴大係數變動範圍)(da/dN-${\Delta}K$)선도(線圖)를 그려서 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)에서의 여러가지 피로거동(疲勞擧動)을 검토(檢討)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 하중반복회수(荷重反復回數) $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)는 용접부(鎔接部)가 소재부(素材部)의 약(約) 60%였으며 강복응력(降伏應力)에 대한 피로강도(疲勞强度)의 비(比)는 소재부(素材部)와 용접부(鎔接部)가 각각(各各) 0.72, 0.65로 나타났다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 S-N 선도(線圖)는 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 완만(緩慢)한 구간(區間)과 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 큰 구간(區間)으로 분류(分類)되어 작용최대응력(作用最大應力)이 작을 수록 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 커지는 현상(現象)을 보였다. 두 구간(區間)으로 구분(區分)되지 않은 S-N 선도(線圖)에 의한 피로강도(疲勞强度)에 비(比)해 $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)가 약(約) 83%에 해당(該當)하였다. 이는 낮은 응력(應力)에서 용접부(鎔接部) 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 크게 작용(作用)하는 때문이 아닌가 생각된다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 경우(境遇) 소재시험편(素材試驗片)에 비(比)해, 또 작용최대응력(作用最大應力)이 클수록 초기균열발생(初期龜裂發生)이 빠르고 균열발생직전(龜裂發生直前)의 소성변형율(塑性變形率)의 증가(增加)가 급격(急激)한 것을 알 수 있었다. 소재시험편(素材試驗片)에서 ${\varepsilon}_p-N_c$ 관계식(關係式)의 상수(常數) ${\alpha}$값이 0.42 로 Manson, Coffin의 연구결과(硏究結果)와 거의 일치(一致)하였고 용접시험편(鎔接試驗片)에서는 이 값이 0.28 로 이들의 연구결과(硏究結果)와 큰 차이(差異)를 나타내었는데, 이는 피로(疲勞)에 의한 용접부(鎔接部) 소성변형(塑性變形)의 급격(急激)한 변화(變化)와 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 작용(作用)했기 때문이 아닌가 생각된다. 이와 같은 결과(結果)로 볼 때 기존(旣存)의 강구조물(鋼構造物) 및 향후(向後) 신설(新設)될 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)의 품질(品質) 및 피로(疲勞)에 대한 안전성(安全性)에 적절(適切)한 대책(對策)이 요망(要望)되며, 이 분야(分野)에 관한 더 많은 연구(硏究)가 행(行)해져야 되리라고 사료(思料)된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.489-500
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• 1997

현재 국내에서 공용되고 있는 철도 교량은 약 3,000여개이며, 그 가운데 강교량이 차지하는 비율은 47% 정도로서 도로교에 비해 강교량이 차지하는 비율이 훨씬 높은 것을 알 수 있다. 또한, 강철도교의 장지간 교량의 대부분이 강판형과 트러스 형식을 채택하고 있으며, 이들 교량은 대부분이 30년 이상의 공용이력을 갖고 있어 각 교량에서 피로 및 부식에 의한 손상이 진행되고 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 강철도교의 내하력과 내구성에 기초한 유지관리의 구축 및 이들의 데이터 베이스화를 위한 기초적인 단계로서 철도교에서의 응력빈도 특성 및 충격의 영향을 조사하는 것을 목적으로 하고 있다. 이들을 수행하기 위해 강철도 교량을 대상으로 시험차량에 의한 동적 주행시험을 통하여 충격계수를 산정하였으며, 이로부터 교량지간별, 교량형식별 그리고 차량의 주행 속도별 충격의 영향을 평가하였다. 또한, 공용하중하의 실동응력파를 획득하고 Rainflow Counting Method에 의한 빈도해석을 실시하여 응력범위 히스토그램을 산출하였으며, 트러스 형식별, 통과 열차별, 구조 부재별에 따른 응력분포 특성을 비교, 고찰하였으며, 이로부터 피로손상의 정도를 평가하였다. 그 결과, 트러스교에 있어서는 하현재와 세로보의 응력범위가 가장 큰 것으로 나타났으며 응력빈도 분포의 형태는 교량의 형식, 하중체계 그리고 통과량에 따라 크게 달라짐을 알 수 있었다. 또한 충격의 영향은 지간뿐만 아니라 차량의 주행속도에 크게 좌우됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권12호
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• pp.3227-3235
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• 1994

This paper deals with an evaluation of the residual stress due to shot peening induced in a carburized gear tooth and its application to the fatigue crack propagation problem. A practical method is proposed on the basis of the assumption that the residual stress is caused by the difference of volume expansion in the case and the core, and the influence of both the reduction of retained austenite and the strain due to shot peening are considered. The evaluated residual stress is close to the measured stress, though the surface stress is rather overestimated. The stress intensity factor is computed by the influence function method, and it is shown that the factor is decreased by the residual stress in shot peened gear tooth. The shot peening is fairly effective to the reduction of fatigue crack growth rate. The crack propagation is simulated and the resistance due to shot peening is quantitatively demonstrated and discussed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.29-35
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• 2012

척추관 협착증은 감압술과 융합술 그리고 인공추간판 치환술 등이 있으며, 2000년대 중반부터는 인공추간판 치환술이 널리 시술되고 있다. 인공추간판의 연구는 추간판의 자유도 및 추체의 굴곡-신전, 측굴전, 축회전에 대한 해석이 핵심기술이지만, 시술 후 수년이 경과하여 발생하는 피로파손이 새롭게 큰 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 인공추간판 연구는 슬라이딩 코어의 피로특성 및 내구성 향상에 집중되어야 한다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 많이 사용되는 인공추간판 제품(SB Charit$\acute{e}$ III)을 기초로 유한요소모델을 제작하고, 슬라이딩 코어의 곡률반경과 마찰계수의 변화가 von-Mises 응력과 접촉압력에 미치는 영향을 평가하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 새로운 인공추간판 모델들 (Model-I, -II, -III)을 제안하고 일정수명 후 발생할 수 있는 슬라이딩 코어의 피로파손 거동에 대해 SB Charit$\acute{e}$ III의 결과와 비교 평가하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.198-207
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• 1998

To determine the effect of temperature and microstructure on the fatigue crack propagation behavior in Ti-3Al-2.5V alloy, experimental investigations have been carried out with the specimens of different temperatures and different volume fractions of prime $\alpha$-phase. The temperatures employed were room temperature, 20$0^{\circ}C$, 30$0^{\circ}C$ and 40$0^{\circ}C$ under the same frequency of 20Hz. To obtain the different volume fractions of the primary $\alpha$-phase, specimens were solution-treated at $\alpha$+$\beta$ and above the $\beta$ region. From the experimental results, following conclusions were obtained. (1) ΔKth was observed to increase with the less volume fraction of the primary $\alpha$-phase. (2) As the temperature increased. (3) Microstructures having more primary $\alpha$-phase showed higher strength at the high temperatures.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권5호
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• pp.1108-1114
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• 2001

The fatigue crack propagation behavior of the SA516-Grade 70 steel which is used for pressure vessels was experimentally examined under the condition of at room temperature, $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$ and $370^{\circ}C$ with stress ration of R=0.1 and 0.3. The fatigue crack propagation rate , da/dN, related with the stress intensity factor range, $\vartriangle$N, was influenced by the stress ration within the stable growth of fatigue crack(Region II) with an increase in $\vartriangle$N. The resistance to the fatigue crack growth at high temperature is higher in comparison with that at room temperature, and the resistance attributed to the extent of plasticity-induced by compressive residual stress according to the cyclic loads. Fractographic examinations revels that the differences of the fatigue crack growth characteristics between room and high temperatures are mainly explained by the crack and oxide-induced by high temperature.

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권2호
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• pp.258-267
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• 1998

This study reviews the influence function method(IFM) for calculating stress intensity factors (SIFs, K) and modifies it to apply for the estimating the residual fatigue life for the cracked components under complex stress fields. An IFM has been developed to analyze SIFs for surface cracks which are subjectedto nonuniformly distributed stresses. Through elastic superposition, the influence function method properly accounts for redistribution of stress as the crack grows through the component. This influence function is unique to the given geometry and independent of the loading. Some examples have been provided to show the effectiveness of the IFM including the distributions of K in a residual stress field. The significant effect of residual stress upon fatigue crack growth in a welded component has been demonstrated with the IFM.

• 한국기계가공학회지
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• 제6권2호
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• pp.34-40
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• 2007

Antifatigue failure technology take an important part of current industries. Currently, the shot peening is used for removing the defect from the surface of steel and improving the fatigue strength on surface. Therefore, this paper the effect of compressive residual stress and corrosion of spring steel(SAE 5155)by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in stress ratio(R=0.05)was investigated with considering fracture mechanics. By using the methods mentioned above, We arrived at the following conclusions. The fatigue crack growth rate(da/dN) of the shot-peening material was lower than that of the un-peening material. And in stage I, ${\Delta}Kth$, the threshold stress intensity factor, of the shot-peen processed material is high in critical parts unlike the un-peening material. Also m, fatigue crack growth exponent and number of cycle of the shot-peening material was higher than that of the un-peening material. That is concluded from effect of da/dN. Finally fracture of shot-peening material and un-peening material was identified and discussed in this study.

• Journal of Welding and Joining
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• 제6권4호
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• pp.27-34
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• 1988

The objective of this paper is to investigate the effect of residual stress on fatigue crack growth behavior. For this purpose, submerged arc welding was performed on SM50A steel plate and post weld heta treatment (PWHT) was followed. Residual stress distribution on the weld plate was determined by a hole drilling method and a series of .DELTA.P-const. and .DELTA.K-decreasing fatigue test were performed on the three different regions, i.e. weld metal, HAZ and base metla. Following conclusins were achieved. 1. In "as welded" specimens, tensile residual stresses were produced in the center portion of the specimen while compressive residual stresses were produced near the edges. In PWHT specimens, however, most of the residual stresses were disappeared. 2. The fatigue crack growth behavior in low .DELTA.K region was considerably affected by the presence of residual stress in both "as welded" and PWHT specimens. 3. Because of the relaxation of residual stresses in PWHT condition, the values of m increased from 2.62-2.78 (in the "as welded" condition) to 3.57-3.91 (in the "PWHT" condition)3.91 (in the "PWHT" condition)condition)