• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권4호
• /
• pp.439-446
• /
• 2010

파괴역학을 적용하여 고속 회전 원통 용기의 파손 원인을 분석하였다. 파괴역학을 적용하여 고속회전 원통 용기의 파손 원인과 파손 과정을 상세하게 분석하였다. 파손 해석과 수명 해석을 수행하는데 필요한 정보인 원통 용기 제작 당시 사용한 재료의 파괴역학적인 물성치를 포함하는 피로 파손 해석 과정을 요약하였다. 원통 용기에 발생하는 이론적 원통 용기최대응력의 크기와 가동조건 하에서 발생한 결과를 비교하였다. 시편의 파면을 OM과 SEM으로 관찰하여 피로 균열 전파 개시 지점을 찾고, 균열전파의 거동을 규명한 후 피로균열전파 수명을 산정하였다. Paris model 을 적용하여 산정된 피로수명과 고속 회전 원통 용기의 실제 피로 수명을 비교하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.156-164
• /
• 2003

STS316L은 인성, 연성, 부식저항성 등 우수한 기계적 성질 때문에 에너지환경설비 등 구조물에 널리 이용되고 있다. 그러나, 용접구조물은 가혹한 환경하에서 경년열화가 심각하다. 지금까지의 연구들은 주로 용접부의 피로균열진전거동에 관하여 수행되었고, 피로균열진전속도식의 재료상수와 비파괴적 평가의 상관성에 관한 연구는 거의 없었다. 본 연구는 SIS316L 용접부의 피로균열진전 거동을 조사하고, 초음파 파라미터로 열화특성을 평가하고 시간-주파수 분석으로 해석을 하였다. 본 연구 결과는 용접구조물의 사용기간 중 피로수명 등을 예측하기 위한 기초 데이터로서 사용될 수 있다.

• 연구논문집
• /
• 통권23호
• /
• pp.127-140
• /
• 1993

The drive pulley, which is employed for loading and unloading raw materials in a steel mill, is usually manufactured by use of various welding processes. In this study the weldment in the pulley, in which TIG and $CO_2$ welding processes are used, has been analyzed from view point of fracture mechanics. Fracture toughness tests have been performed according to ASTM E813. A servo-hydraulic testing machine (10kN) has been employed. Also the crack propagation tests (Mode I) have been performed with compact tension specimen in compliance with ASTM E647. To predict the critical crack size in the weldment, finite element stress analysis for the drive pulley under real operating conditions have been performed. In addition, the residual stresses at the weldment and in heat-affected zone have been obtained by hole drilling method. The planar critical crack size have been predicted for the drive pulley by considering the stress analysis results and the residual stresses due to welding process. For the drive pulley considered in this study, it has been concluded that the most important factor in determining the critical crack size is the welding residual stress in the transverse direction. Also the effect of stress concentration at the root of the weldment have been noticeable. For the planar crack, the fatigue crack growth life from an initial crack size of 2mm to the critical crack size obtained as in the above have been predicted. The predicted lives were between 55, 900 and 72, 000 cycles depending on the shape of the elliptical crack. The predicted lives were in fairly good agreement for the drive pulley considered in this study.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권3호통권32호
• /
• pp.287-300
• /
• 1997

본 연구에서는 음향방출기술을 적용한 실내모형실험을 통하여 강판형교의 피로 취약부위에서의 결함을 효과적으로 검출할 수 있는 AE기법을 제시하였다. 잔존수명의 산정에 의해 부재간의 상대적인 취약도를 비교 분석하면 교량의 안전점검시 점검대상의 우선순위와 범위를 결정할 수 있어 보다 효율적인 AE기술의 적용이 가능함을 알 수 있었다. 경제적이고 효율적인 AE기술의 적용을 연구하기 위하여 실시한 실험을 통한 주파수 분석 결과 차량통행시 잡음은 100~200 kHz사이에 집중되었고 균열에서의 AE신호는 400~500kHz 사이에 편중됨을 알았다. 따라서 R30 센서가 강판형교의 결함검출에 적합한 센서라고 판단되었다. 균열을 도입하여 실험한 결과 모의 AE발생원에 의해 결정된 위치 표정방법이 실제 균열이 발생할 때에도 잘 적용되며, 하중의 증가와 균열의 진전길이 등을 AE신호의 발생빈도와 비교한 결과 거의 선형적으로 비례함이 밝혀졌다. 그리고. 강교량과 같은 대형구조물에 적합한 경제적이고 효율적인 위치표정방법도 실험을 통하여 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제41권8호
• /
• pp.765-770
• /
• 2017

Ni기 초내열합금인 GTD111 DS는 가스터빈 블레이드에 사용된다. 본 논문에서는 실제 운전조건과 유사한 조건을 설정하여 GTD111 DS의 저주기 피로시험을 실시하였다 상온, $760^{\circ}C$, $870^{\circ}C$의 온도범위와 다양한 변형률에서 저주기 피로시험을 수행하였다. 실험결과 총 변형률이 증가함에 따라 피로수명은 감소하였다. 상온 및 $760^{\circ}C$에서는 주기적 경화반응이 나타났으며 $870^{\circ}C$에서는 주기적 연화반응이 나타났다. $870^{\circ}C$에서 응력완화 현상은 유지시간에 따른 크리프의 영향으로 나타났다. 피로수명과 총 변형률의 관계는 Coffin-Manson 식을 통해 얻었다. 파단면은 SEM을 통해 초기균열 및 피로진전지역을 관찰하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제6권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 1986

강구조물(鋼構造物)의 girder중(中) 중요형식(重要形式)인 판항(板桁)에서 덮개판(板) 및 수직보강재(垂直補剛材)와 판항(板桁)이나 상자항(箱子桁)의 격점부(格點部)에 사용도는 연결판(連結板) 등의 용접연결부(鎔接連結部)를 포함하는 실물(實物)을 modeling하여 직접 피로시험(疲勞試驗)을 행하지 않고서도 계산에 의하여 S-N 선도(線圖)를 그려서 피로강도(疲勞强度)를 추정(推定)할 수 있는 계산식 및 program을 정립하였다. 또, 실물시험편(實物試驗片)에 대한 피로시험(疲勞試驗)을 행하여 계산에 의한 S-N 선도상(線圖上)에 plot하여 서로 비교 검토하였다. 이로써 다음과 같은 결과를 얻었다. 계산에 의한 피로강도(疲勞强度)가 실험(實驗)에 의한 실제 피로강도(疲勞强度)보다 다소 낮게 나타났다. 계산에 의한 방법은 초기균열(初忌龜裂) $a_i$가 발생한 다음부터 파단시(破斷時)까지의 피로수명(疲勞壽命) $N_p$에 대한 것임에 비해 실험(實驗)에 의한 것은 초기균열(初忌龜裂) $a_i$의 발생수명(發生壽命) $N_c$까지를 포함한 총(總) 피로수명(疲勞壽命) $N=N_c+N_p$에 대한 것이므로 오히려 당연한 결과라 생각된다. 그 차이가 그다지 크지 않으며, 구조물(構造物)의 안전성(安全性)을 생각할 때 계산(計算)에 의한 결과가 안전측(安全側)에 해당하므로 실제 구조물(構造物)의 피로설계(疲勞設計) 시(時) 그대로 적용하여도 무방할 것으로 생각된다. 참고로 저강도강(低强度鋼)인 SS 41 시험편(試驗片)을 각 경우 3개씩 제작하여 같은 피로시험(疲勞試驗)을 행하여 비교해 보았다. 덮개판(板)의 경우 시험최대응력(試驗最大應力) $14kg/mm^2$ 정도 이상(以上)에서 서서히, 수직보강재(垂直補剛材)의 경우 실험최대응력(實驗最大應力) $31kg/mm^2$ 정도 이하(以下)에서 급격(急激)히, 고강도강(高强度鋼)인 SWS 50 시험편(試驗片)의 경우보다 피로강도(疲勞强度)가 더 커진 경향을 나타내고 있다. 이는 저강도강(低强度鋼)에서 피로강도(疲勞强度)가 낮을 것이라는 상식적(常識的)인 기대와는 다른 특징(特徵)이지만 시험편(試驗片) 3개씩만의 결과이므로 확정적(確定的)인 결론이라고 단언(斷言)할 수는 없겠으며, 앞으로 더 많은 실험(實驗)을 행하여 확인해 보아야 할 것이라 생각된다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권11호
• /
• pp.1381-1389
• /
• 2012

본 논문에서는 쇼트피닝 가공한 알루미늄 7075-T6 재료의 부식피로향상에 대한 연구를 하였다. 사용된 알루미늄 금속은 상대적으로 가볍고 강한 재료의 특성으로 항공기 주요부품의 재료로 사용되고 있으며, 많은 연구를 통해 알루미늄을 사용하면 약 50%의 무게 감소효과를 낼 수 있다고 한다. 재료의 부식은 인장환경에서 재료의 파단시점을 앞당기고 구조물의 수명을 심각하게 감소시킨다. 따라서 알루미늄 금속의 부식 환경에서의 재료의 부식저항을 향상 시킬 수 있는 연구가 요구된다. 쇼트피닝 가공은 재료 표면에 압축잔류응력을 인가하여 재료의 피로수명을 늘리고 나아가 재료의 신뢰성을 확보하는 기술로 반복하중을 받는 많은 부품들에 이미 적용되어 사용되고 있다. 부식 환경에서는 가공 후 거칠어진 표면으로 인해 공식부식을 야기하지만, 피닝가공에 의한 표면 직하에 압축잔류응력이 부식을 억제하여 부식저항을 증가시킨다. 본 연구에서의 쇼트피닝가공된 시험편에 대한 실험결과와 선행연구에서의 쇼트피닝 가공하지 않은 알루미늄 합금 재료의 부식피로특성을 비교하였다. 실험 결과 쇼트피닝 가공은 알루미늄합금의 피로수명향상에 영향을 미치고, 압축잔류응력은 부식피로수명을 증가시킴을 알 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제35권6호
• /
• pp.799-813
• /
• 2020

Fatigue cracks of rib-to-deck (RD) joints have been frequently observed in the orthotropic steel decks (OSD) using conventional U-ribs (CU). Thickened edge U-rib (TEU) is proposed to enhance the fatigue strength of RD joints, and its effectiveness has been proved through fatigue tests. In-depth full-scale tests are further carried out to investigate both the fatigue strength and fractography of RD joints. Based on the test result, the mean fatigue strength of TEU specimens is 21% and 17% higher than that of CU specimens in terms of nominal and hot spot stress, respectively. Meanwhile, the development of fatigue cracks has been measured using the strain gauges installed along the welded joint. It is found that such the crack remains almost in semi-elliptical shape during the initiation and propagation. For the further application of TEUs, the design curve under the specific survival rate is required for the RD joints using TEUs. Since the fatigue strength of welded joints is highly scattered, the design curves derived by using the limited test data only are not reliable enough to be used as the reference. On this ground, an experiment-numerical hybrid approach is employed. Basing on the fatigue test, a probabilistic assessment model has been established to predict the fatigue strength of RD joints. In the model, the randomness in material properties, initial flaws and local geometries has been taken into consideration. The multiple-site initiation and coalescence of fatigue cracks are also considered to improve the accuracy. Validation of the model has been rigorously conducted using the test data. By extending the validated model, large-scale databases of fatigue life could be generated in a short period. Through the regression analysis on the generated database, design curves of the RD joint have been derived under the 95% survival rate. As the result, FAT 85 and FAT 110 curves with the power index m of 2.89 are recommended in the fatigue evaluation on the RD joint using TEUs in terms of nominal stress and hot spot stress respectively. Meanwhile, FAT 70 and FAT 90 curves with m of 2.92 are suggested in the evaluation on the RD joint using CUs in terms of nominal stress and hot spot stress, respectively.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제36권4호
• /
• pp.137-146
• /
• 1999

선체구조는 많은 수의 구조부재로 이루어져 있으며, 구조물의 안정성을 확보하기 위해 모든 부위의 검사를 위해서는 경제적, 사회적인 많은 비용이 필요하므로, 검사시기 및 검사방법의 최적화는 선체구조의 안정성확보 및 경제적 관점에서 매우 중요한 부분이 되고 있다. 선체구조 손상중 많은 부분이 균열이며 이러한 미세한 균열이 성장하여 대규모 파괴로 진전되기 전에 검사를 통하여 균열을 검출하고 수리하는 과정을 Markov 연쇄모델에 의해 이상화 시켰으며, 검사 계획안의 최적화는 유전적 알고리즘을 통하여 구현하였다. 특히 선박은 부식환경하에서 운항하므로 부식에 의한 선체구조부재의 치수가 감소하기 때문에 응력이 변하고 균열진전의 확률적인 특성 또한 변한다. 정상 Markov 연쇄모델로서는 이러한 부식에 의한 영향을 고려할수 없기 때문에 비정상 Markov 연쇄모델에 의해 부식의 영향을 고려하였다. 여러개의 부재군에 대한 검사 계획안의 최적화에 대하여 수치계산을 실시하여 그 특성을 비교하였고, 부식영향하의 부재군에 대하여 검사기간중에 발생되는 고정비용의 정도에 따른 경제성 분석 및 목표 파괴확률의 정도에 따른 검사계획의 차이를 살펴보았다. 수치계산 예를 통하여 전체비용을 줄이기 위해서는 피로수명이 짧은 부재군에 대한 피로수명을 향상시키는 방안이 가장 효율적임을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.161-175
• /
• 1985

판항교(鈑桁橋)의 덮개 판(板), 수직보강재(垂直補强材) 및 연결판(連結板) 등의 용접연결부(鎔接連結部)를 포함하는 실물(實物)을 modeling 하여 직접(直接) 피로시험(疲勞試驗)을 행하지 않고서도 계산 program에 의해 S-N 선도(線圖)를 그리는 방안을 정립하여 서울의 수동대교(水東大橋), 제(第) 3 한강교(漢江橋) 및 춘천(春川)의 강촌교(江村橋) 등에 적용해 보았다. 이에 앞서, SS 41, SS 50, SWS 50, SWS 58 등의 구조강(構造鋼)으로서 소재(素材), 균열방향에 평행용정, 균열방향에 직각 용접의 compact tension 시험편을 제작 피로시험을 행하여 계산 program 중의 data로 쓰여질 재료상수(材料常數) c 및 m 값을 구하였다. 이 결과 다음과 같은 결과들을 얻었다. 덮개판(板)의 경우 다른 두 부분보다 피로강도(疲勞强度)가 매우 낮았다. 덮개판(板)의 경우 두께가 커지면 피로강도(疲勞强度)가 상당히 낮아지는 외에는 치수에 그다지 큰 영향을 받지 않으며, c 및 m 값에는 매우 민감한 영향을 받음을 알 수 있었다. c 값 및 m 값이 적어질수록 피로강도(疲勞强度)가 상당히 커지며, m 값이 적어지면 S-N 곡신의 경사가 매우 급해짐을 알 수 있었다. 이와 같은 연구가 계속되어 더 많은 data가 집적(集積)되면 앞으로 설계(設計)될 판항교(鈑桁橋)의 피로설계지침(疲勞設計指針)을 마련하고, 또 기존(旣存) 판항교(鈑桁橋)의 피로(疲勞)에 대한 내용년한(耐用年限)을 추정(推定)할 수 있는 기본(基本) pattern이 제공(提供)할 수 있으리라 사료된다.