• Smart Structures and Systems
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• 제24권3호
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• pp.293-301
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• 2019

Bolted joints are commonly used in civil infrastructure and mechanical assembly structures. Monitoring and identifying the connection status of bolts is the frontier problem of structural research. The existing research is mainly on the looseness of a single bolt. This article presents a study of assessing the loosening/tightening health state and identifying the loose bolt by using ultrasonic guided wave in a bolt group joint. A bolt-tightening index was proposed for evaluating the looseness of a bolt connection based on correlation coefficient. The tightening/loosening state of the bolt was simulated by changing the bolt torque. More than 180 different measurement tests for total of six bolts were conducted. The results showed that with the bolt torque increases, value of the proposed bolt-tightening index increases. The proposed bolt-tightening index trend was very well reproduced by an analytical expression using a function of the torque applied with an overall percentage error lower than 5%. The developed damage index based on the proposed bolt-tightening index can also be applied to locate the loosest bolt in a bolt group joint. To verify the effectiveness of the proposed method, a bolt group joint experiment with different positions of bolt looseness was performed. Experimental results show that the proposed approach is effective to detect and locate bolt looseness and has a good prospect of finding applications in real-time structural monitoring.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권3호
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• pp.1-8
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• 2008

볼트 간격에 따른 국내산 낙엽송 집성재 이중 볼트접합부의 내력성능을 검토하기 위하여 휨 type 전단강도실험을 실시하였다. 전단시편은 강판삽입형 볼트접합부 시편으로서 볼트구멍은 볼트직경(12 mm, 16 mm), 볼트 개수(단일 볼트 : Control, 이중 볼트), 볼트 열 방향(섬유평행 : Type-A, 섬유직교 : Type-B) 그리고 볼트 간격(Type-A : 4 d, 7 d, Type-B : 3 d, 5 d)을 달리하여 제작하였다. 조건에 따른 볼트접합부의 강도성능과 파괴형상을 비교, 검토하였다. 설계표준(KBCS, 2000)시 볼트간격이 감소된 기준허용전단내력에 대한 저감계수를 산출하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 볼트 한 개당 지압응력은 볼트의 직경, 볼트 간격과 비례 관계를 보여주었다. Type-B의 지압응력은 볼트의 직경이 증가할 때 감소하였고, 볼트 간격이 증가할 때 2~10% 정도 감소하였다. 2) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 파괴형상은 연단거리 방향으로 할렬파단이 일어났다. Type-B의 경우 볼트간격이 3 d일 때 인장부위 볼트가 압축부위 볼트보다 더 굴곡되었고 인장부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 5 d 시편의 경우 인장부위와 압축부위 볼트의 굴곡은 비슷하게 나타났으며, 압축부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 3) 설계표준시 기준볼트 간격(Type A : 7 d, Type B : 5 d)에 따른 항복하중을 무차원화시켜 저감계수를 산출하였다. 12 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 각각 0.87, 0.55였고 Type-B인 볼트 간격 3 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.55였다. 16 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.96, 0.76이었고 Type-B인 볼트 간격 3 d, 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.77이었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.37-42
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• 2010

Plastic region tightening is widely used in critical bolted joints in internal combustion engines in order to reduce the engine weight by maximizing the use of load-carrying capacity of bolt. Mechanical behavior of bolt tightened in plastic region under external axial tensile load is investigated for various friction conditions using three dimensional finite element analysis. The behavior of bolt tightened in elastic region as well as that in tensile test are investigated for comparison. Tightening process is simulated by rotating the bolt in order to examine the friction effect realistically. It is revealed that the bolt tightened in plastic region can carry more external load until the joint is opened, and yields at lower bolt load than the bolt tightened in elastic region. The friction coefficient has effect on the yield load, but not on the load-carrying capacity. Moreover, the scatter in the bolt preload due to friction begins with plastic deformation of bolt in the angle tightening control, whereas it begins with the onset of tightening in the torque tightening control. The observations are interpreted with the residual torsional stress in the bolt generated during the tightening.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.841-849
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• 2018

The purpose of a rock bolt is to improve the mechanical performance of a jointed-rock mass. The performance of a rock bolt is generally evaluated by conducting a field pullout test, as the analytical or numerical evaluation of the rock bolt behavior still remains difficult. In this study, wide range of field test was performed to investigate the pullout resistance of rock bolts considering influencing factors such as the rock type, water bearing conditions, rock bolt type and length. The test results showed that the fully grouted rock bolt (FGR) in water-bearing rocks can be inadequate to provide the required pullout resistance, meanwhile the inflated steel tube rock bolt (ISR) satisfied required pullout resistance, even immediately after installation in water-bearing conditions. The ISR was particularly effective when the water inflow into a drill hole is greater than 1.0 l/min. The effect of the rock bolt failure on the tunnel stability was investigated through numerical analysis. The results show that the contribution of the rock bolt to the overall stability of the tunnel was not significant. However, it is found that the rock bolt can effectively reinforce the jointed-rock mass and reduce the possibility of local collapses of rocks, thus the importance of the rock bolt should not be overlooked, regardless of the overall stability.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.181-189
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• 2009

이 연구는 지보재로서 가장 널리 사용되고 있는 록 볼트와 새로운 지보 형태인 스파이럴 볼트에 대한 지보특성을 비교하여 두 지보재의 지보효과를 평가하는데 있다. 이를 위하여 시멘트-모르타르 그라우트의 양생기간이 7일과 28일에 대한 록 볼트와 스파이럴 볼트의 실내인발시험을 실시하였으며, 각 시험결과로부터 인발하중, 변위 그리고 구속압, 내부압, 전단응력 등을 각각 구하였다. 인발하중에 대한 변위의 관계를 보면 각각의 양생기간에 대해서 스파이럴 볼트의 변위가 록 볼트에 비해 크게 나타나는데, 이것은 록 볼트의 역학적 성질이 스파이럴 볼트보다 크기 때문인 것으로 사료된다. 또한 양생기간이 길 경우 두 지보재의 변위는 거의 동일하거나 감소하는 경향을 보이는데, 그 원인은 양생기간에 따라 그라우트의 압축강도가 증가하므로 지보재와 시멘트-모르타르 그라우트 사이의 부착력이 증가하기 때문으로 사료된다. 구속압을 비교한 결과 동일한 인발하중단계에서 스파이럴 볼트의 구속압이 록 볼트보다 크게 나타났다. 이러한 사실은 같은 조건하에 있는 지반이나 암반에 지보재를 설치 할 경우 시공성 측면에서 스파이럴 볼트가 록 볼트보다 지반이나 암반의 안정성을 확보하는데 더 효과적임을 지시한다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 같은 조건하에 있는 지반이나 암반에 지보재를 설치할 경우 새로운 형태의 지보재인 스파이럴 볼트가 기존의 지보재인 록 볼트보다 인발하중과 구속압을 더 크게 발휘하는 것으로 사료된다. 아울러, 지보재에 있어서 경제성, 현장에서의 지보재 시공성 뿐만 아니라 지보재 설치 전후의 지반이나 암반의 안정성 측면 등을 고려할 때 스파이럴 볼트가 록 볼트에 비하여 더 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.2831-2836
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• 2009

고장력볼트를 이용한 강부재의 연결부에서 마찰력을 초과하는 설계하중이 작용하여 미끄럼이 발생하는 점을 기점으로 볼트와 모재의 전단강도 및 지압강도에 의해 설계하중을 지지하게 된다. 미끄럼량은 볼트의 장력, 접촉면의 마찰계수, 모재구멍내에서 볼트의 위치에 따라 결정되어 질 수 있다. 본 연구에서는 모재 및 덮개판에 대하여 볼트구멍의 크기를 변화시켜 제작된 고장력볼트 체결부에 순수굽힘과 인장력이 작용하는 경우 표준공과 과대공에 따른 미끄럼을 측정하고 비교분석하였다. 표준공을 가지는 경우보다 과대공을 가지는 경우에 $74\sim94%$ 작은 하중에서 미끄럼이 발생하였다. 인장력을 받는 부재에서는 과대공치수가 클수록 미끄럼 하중비가 작게 나타났으며 모재의 과대공치수가 덮개판의 과대공치수보다 미끄럼하중변화와 연관성이 많은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.2055-2061
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• 2009

고장력볼트 마찰이음에서 모재 및 덮개판을 과대공 제작하였을 경우 연결부의 내하력에 다소의 변화가 발생 될 수 있다. 본 논문에서는 고장력볼트 마찰이음에서 표준공과 과대공에 따라 미끄럼하중과 미끄럼계수의 변화를 파악하기 위하여 정적인장시험을 실시하였다. 정적인장시험결과 모재 및 덮개판의 과대공 제작에 따라 미끄럼계수의 변화가 다소 발생하였으나 이를 정형화시키기에는 다소 무리가 따랐으며, 미끄럼강도는 표준공 제작시의 값과 과대공제작시의 값이 최대 26%의 차이를 나타내었다. 그러나 이는 설계미끄럼강도를 초과하기 때문에 사용하중하에서 연결부의 사용성에 미치는 영향이 미약하므로 강부재 제작시 부득이하게 발생할 수 있는 과대공에 따른 규정을 보다 유연하게 적용시킨다면 구조물의 설계 및 시공시 효율성과 경제성 증대의 효과가 기대된다고 판단되었다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권4호
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• pp.37-41
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• 2011

This paper introduces the special eddy current sensor and its characteristic for bolt hole defect evaluation in gas turbine rotor. In the past, Fluorescent penetration inspection method was used for qualitative defect evaluation in gas turbine rotor bolt hole. This method can defect the bolt hole defect but can not evaluate the defect size. Nowadays, eddy current method is used quantitative defect evaluation due to advanced sensor design technology. And eddy current method is more time and cost saving than the old method. We developed bolt shape eddy current sensor for the rotor bolt hole defect detection and evaluation. The eddy current sensor moves to the bolt hole guided by screw nut and detects the defect on the bolt hole. The bolt hole mock-up and artificial defects were made and used for the signal detection & resolution analysis of eddy current sensor. The results show that signal detection capability is enough to detect 0.2 mm depth defect. And the resolution capability is enough to differentiate 02, 0.5, 1.0 and 2.0 mm depth defect.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권8호
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• pp.819-825
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• 2009

An open frame structure is fastened by bolt joints for strength and shock attenuation. Therefore the full finite element model of an open frame structure should be properly modeled including bolt joints for strength analysis of the frames and joint assemblies which are operated under multi-loading conditions such as driving, drop, inertia and torsional loads. Then the joints and frames must satisfy the specified allowable strength constraints. Because the full finite element model has a large number of elements to perform strength analysis, a detailed fine bolt analysis seems to be very expensive. Therefore bolts of the full finite element model are approximately modeled by coupling method to constrain degree of freedoms between adjacent nodes. However, the coupling method can exaggerate stress results at the constrained nodes. Thus a detailed bolt analysis and a theoretical/experiential formula of bolts for a worst bolt joint are performed using reaction force applied both bolt and bolt joint. Finally, the results from the two methods are compared and discussed to verify the safety of the open frame structure.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.523-528
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• 2008

An open frame structure is fastened by bolt joints for strength and shock attenuation. Therefore the full finite element model of an open frame structure should be properly modeled including bolt joints for strength analysis of the frames and joint assemblies which are operated under multi-loading conditions such as driving, drop, inertia and torsional loads. Then the joints and frames must satisfy the specified allowable strength constraints. Because the full finite element model has a large number of elements to perform strength analysis, a detailed fine bolt analysis seems to be very expensive. Therefore bolts of the full finite element model are approximately modeled by constraints equations to constrain degree of freedoms between adjacent nodes. However, the constraints equation method can exaggerate stress results at the constrained nodes. Thus a detailed bolt analysis and a theoretical/experiential formula of bolts for a worst bolt joint are performed using reaction force applied both bolt and bolt joint. Finally, the results from the two methods are compared and discussed to verify the safety of the open frame structure.