• Composites Research
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• 제16권1호
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• pp.13-18
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• 2003

복합재료의 피로수명을 평가하는 것은 여러 가지 파손모드와 파손모드 간의 강호작용 때문에 복잡하다. 본 논문에서는 현상론적인 모델(비선형 강도저하 모델)을 이용하여 피로수명과 잔류강도를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 잔류강도를 하중 사이클 수와 피로응력의 함수로 가정하였으며, 계산에 필요한 모델변수(강도저하 파라미터, 피로수명형상 파라미터)를 피로수명의 함수로 가정하였다 임의로 배열된 하중 스펙트럼 상에서 응력수준에 따른 모델 매개변수를 구하기 위해 S-N 선도를 이용하였고, 상이한 응력비에 대하여 전술한 매개변수를 Goodman식의 보정을 통하여 계산하였다(피로선도). 임의의 하중이력 후의 잔여강도 분포를 2모수 weibull 함수로 표현하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.594-599
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• 2011

본 논문은 마그네슘합금 AZ31의 피로파손수명의 확률론적 특성과 신뢰성에 미치는 경계조건의 영향을 평가하였다. 경계조건으로 시편두께와 응력비 그리고 최대피로하중을 적용하였으며, 각 경계조건별로 세부 실험조건에 대한 피로균열전파실험을 수행하여 피로파손수명에 대한 통계 데이터를 획득하였다. 마그네슘합금의 피로파손수명의 통계적 해석을 위하여 3-모수 와이블분포를 사용하였다. 시편두께가 두꺼울수록, 응력비가 클수록, 그리고 최대피로하중이 작을수록 통계적 피로파손수명이 길게 나타났다. 반면에 시편두께가 얇을수록, 응력비가 작을수록, 그리고 최대피로하중이 클수록 신뢰성이 급격히 감소하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.396-404
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• 2009

고속열차의 개발과 함께 구름접촉피로에 의한 레일의 피로균열 및 피로파괴에 대한 연구를 통해 주행안정성을 확보할 수 있는 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Eisenmann의 근사계산식(실용식)을 이용하여 속도, 차륜반경, 궤도지지강성, 침목간격, 축중, 궤도품질에 따른 레일내부 발생응력을 검토하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 초기균열의 길이 및 각도, 온도에 따라 레일두부에서 발생하는 전단응력을 검토하여 모드별 응력확대계수를 도출하였다. 이로써 고속철도 레일의 피로수명에 영향을 미치는 주요인자들을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제24권1호
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• pp.10-16
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• 2011

복합재 적층판의 피로수명을 평가하는 것은 여러 가지 재료와 섬유적층각에 따라 수많은 인증실험이 요구된다. 본 논문에서는 미시역학적 파손이론을 이용하여 복합재의 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 피로수명 예측를 통해 복합재 적층판의 피로수명 평가를 할 수 있는 방법을 제시하였다. 기지는 다축응력상태을 고려할 수 있는 일반적인 등방성 재료의 등가응력파손식을 이용하였고, 섬유는 이방성 재료이지만 섬유방향의 응력이 주요하므로 섬유방향의 응력만 고려한 최대응력 파손식을 사용하였다. 섬유/기지 경계면에서는 임계단면파손식을 사용하였고, 경계면의 피로강도가 크다고 가정하여 경계면에서의 피로파손는 무시하였다. 인장과 압축강도가 다른 재료의 평균응력효과를 고려할 수 있도록 수정된 Goodman 식을 이용하였다. 순수 기지의 피로실험 데이터를 기반으로 미시역학적 파손이론을 이용하여 단일 플라이와 복합재 적층판인 UDT[$90^{\circ}2$], BX[${\pm}45^{\circ}$]S와 TX[$0^{\circ}/{\pm}45^{\circ}$]S의 피로수명을 예측해 보았고, 실험 데이터와 잘 일치함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.599-606
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• 2022

공용 중 강교량의 피로 평가에 활용할 수 있는 현장계측 데이터에는 대표적으로 변형률 계측과 Brigde Weight-In-motion (BWIM)이 있다. AASHTO The Manual For Bridge Evaluation에 따라, 대상 교량에서 계측된 데이터로부터 피로 상세에 가해지는 유효응력범위 및 반복응력 횟수를 추정할 수 있다. 추정된 유효응력범위와 반복응력 횟수를 통해 피로 손상 누적에 의한 신뢰도분석을 수행할 수 있다. 하지만 현장계측 데이터로부터 유효응력범위 및 응력범위 반복횟수를 추정하는 절차가 평가규정에 구체적으로 제시되어 있지 않고, 계측 데이터의 종류 또는 처리방법에 따른 피로 평가결과의 차이를 정량적으로 비교한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 공용 중 교량에서 동시에 계측한 변형률계 및 BWIM 데이터를 활용하여 피로 신뢰도평가를 수행하여, 활용되는 현장계측 데이터의 종류에 따른 평가결과의 차이에 대해 정량적으로 검토하였다. 이때, BWIM 데이터를 활용한 피로 신뢰도평가 시 구조해석모델의 정밀성이 평가결과에 미치는 영향을 검토하기 위해 평가 대상 교량의 뼈대요소 해석모델과 Shell-Solid 해석모델을 구축하였다. 또한, BWIM 데이터로부터 유효응력범위와 반복응력 횟수를 추정하기 위한 두 종류의 데이터 처리 방법을 정의하였으며, 이로 인한 피로 신뢰도 차이 역시 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1021-1033
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• 2017

본 연구에서는 매설가스배관의 강 슬리브 보수 용접부에 대한 피로수명에 미치는 보수 용접 공정 변수별 영향을 고찰하여 최적 공정을 수립하였다. 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용한 연계 연성 온도-응력 해석을 통해 강 슬리브 보수용접 시 보수용접부에 발생하는 용접 잔류응력을 도출하였다. 또한, 유한요소 선형탄성 응력해석을 통해 운전응력 변이도 도출하였다. 도출된 용접 잔류응력과 운전응력 변이를 입력값으로써 구조응력/파괴역학 접근법에 대입하여 강 슬리브 보수용접부의 피로수명을 평가하였다. 다양한 보수용접 공정 변수에 대한 유한요소해석과 피로평가를 수행하여 공정변수별 피로수명에 미치는 영향을 고찰하였다. 최종적으로는 고찰한 피로수명에 미치는 공정변수별 영항 결과를 토대로 공정 및 경제적 비용을 최소화하고 피로수명을 적절히 향상시킬 수 있는 최적 방안을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.11-17
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• 2015

최근에 원자력 발전소 안전 3 등급 배관에 적용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌 배관은 융착표면을가열한 후 축방향으로 가압하는 열 융착 공정을 이용하여 맞대기 융착되어진다. 이러한 열 융착공정은 맞대기 융착부에 비드 형상을 발생시킨다. 이러한 비드 형상의 응력집중에 기인하여 피로수명이 줄어들 수 있다. 따라서 피로거동에 미치는 맞대기 열 융착부 비드의 효과를 고찰하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 응력 제어 조건 하의 인장 피로 시험과 유한요소 탄성응력 해석을 수행하여 맞대기 열 융착부의 인장 피로 거동을 고찰하였다. 고찰 결과, 중주기 및 고주기 피로 영역에선 피로수명에 미치는 비드의 영향이 미미한 반면 저주기 피로 영역에선 비드의 존재가 피로 수명을 감소시킴을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.790-805
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• 1988

본 연구에서는 유리섬유 강화 에폭시 복합재료의 파괴 강도와 피로 수명을 정 규분포, 로그 정규 분포와 2모수 및 3모수 Weibull 분포 함수의 기대값으로 살펴 보았 다. 2연속 응력 피로 실험 [작은 응력에서 큰 응력으로의 실험(low-high test), 큰 응력에서 작은 응력으로의 실험(high-low test)]의 결과도 분포 함수들을 사용하여 분 석하였다. 비통계학적 누적 손상 법칙들(non-statistical cumulative damage rules) 을 2연속 응력 피로 수명 분산 예측에 이용하기 위해서 동등 순위 가정(equal rank assumption)을 확장하여 수정하였다. 수정한 누적 손상 모형은 Miner의 법칙, Brou- tman과 Sahu의 손상모형 및 Hashin과 Rotem의 모형 등이다.

• 한국해양공학회지
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• 제3권2호
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• pp.87-100
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• 1989

해양구조물의 원통형 조인트에 대한 파괴역학적 피로수명 산출방법이 개발되었다. 개발된 방법을 이용해서 2평면 K형 조인트에 대한 피로수명을 구체적인 파괴역학적 방법으로 산출 하였다. 이 분석을 위해 용접부위 표면균열의 응력확대 계수를 3차원 유한요소법에 의해 계산하였다. 계산된 결과에 의하면 용접부위 표면균열 첨단은 단순한 Mode I형태를 보이지 않고 Mode I, II, III이 복합된 형태임이 입증되었다. 계산된 응력확대 계수를 사용해서 16개의 용접부위균열 성장형태를 일반적인 피로균열 성장법칙을 적용해서 계산하였고, 균열성장의 안정분석을 통해 각 균열의 최종 파괴상태를 파괴해석도면(failure assessment diagram)법을 이용해서 계산하였다.

• 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.