• International Journal of Reliability and Applications
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• 제4권4호
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• pp.183-190
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• 2003

Rail breaks and derailments can cause a huge loss to rail players due to loss of service, revenue, property or even life. Maintenance has huge impact on reliability and safety of railroads. It is important to identify factors behind rail degradation and their risks associated with rail breaks and derailments. Development of mathematical models is essential for prediction and prevention of risks due to rail and wheel set damages, rail breaks and derailments. This paper addresses identification of hazard modes, estimation of probability of those hazards under operating, curve and environmental condition, probability of detection of potential hazards before happening and severity of those hazards for informed strategic decisions. Emphasis is put on optimal maintenance and operational decisions. Real life data is used for illustration.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권12호
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• pp.2949-2957
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• 2020

Fatigue crack growth model has been developed for dissimilar metal weld joints of a piping component under cyclic loading, where in the crack is located at the center of the weld in the circumferential direction. The fracture parameter, Stress Intensity Factor (SIF) has been computed by using principle of superposition as K_H + K_M. K_H is evaluated by assuming that, the complete specimen is made of the material containing the notch location. In second stage, the stress field ahead of the crack tip, accounting for the strength mismatch, the applied load and geometry has been characterized to evaluate SIF (K_M). For each incremental crack depth, stress field ahead of the crack tip has been quantified by using J-integral (elastic), mismatch ratio, plastic interaction factor and stress parallel to the crack surface. The associated constants for evaluation of K_M have been computed by using the quantified stress field with respect to the distance from the crack tip. Net SIF (K_H + K_M) computed, has been used for the crack growth analysis and remaining life prediction by Paris crack growth model. To validate the model, SIF and remaining life has been predicted for a pipe made up of (i) SA312 Type 304LN austenitic stainless steel and SA508 Gr. 3 Cl. 1. Low alloy carbon steel (ii) welded SA312 Type 304LN austenitic stainless-steel pipe. From the studies, it is observed that the model could predict the remaining life of DMWJ piping components with a maximum difference of 15% compared to experimental observations.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권2호
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• pp.175-183
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• 2016

복잡한 기계장치에 대한 내구신뢰성 평가는 단순한 응력해석을 통해 피로수명을 예측하는 것이 일반적인 방법이다. 하지만 기존 방법은 유한요소 해석 시 여러 가지 요인에 의해 일관된 응력해석 결과를 얻기 어려워 해석자에 따라 상이한 수명을 예측하는 단점을 지닌다. 하지만 구조응력을 기반으로 하는 내구신뢰성 평가 기법은 이러한 단점을 보완하여 보다 합리적인 결과를 제공해 준다. 구조응력기법은 유한요소 모델의 요소 수와 요소 형태에 무관하게 일관된 응력결과를 제공하기 때문에 신뢰성이 높은 내구도 평가 결과를 얻을 수 있다. 해석조건 및 환경에 독립적인 결과를 제공해 주는 구조응력은 최근 대형선박 설계 및 각종 기계장치의 피로수명 예측에 종종 활용되고 있어 보다 깊이 있고 체계적인 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 (a) 유한요소모델의 형태에 상관없이 요소에 독립적인 구조응력 산출기법을 제시하고, (b) 이를 이용하여 자동차 클러치 스냅링부의 구조응력 산출하여 피로파괴를 예측하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.35-42
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• 2008

원자력발전소에서는 열교환 파이프에서 발생하는 열피로 균열을 비파괴 탐상장비를 이용하여 조기에 발견하는 것이 안전을 위해 매우 필요하며, 따라서 이를 모사한 인공균열시편 제작에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 이러한 균열은 일반 기계가공으로 제작하는 것이 불가능하여 실제 조건과 유사한 열 반복하중 하에서 제작될 수밖에 없는데, 이를 위해 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 크랙성장 시뮬레이션 기법을 이용하여 이러한 균열 제작시간을 단축하기 위한 최적의 열하중 조건을 찾고자 하였다. 이를 위해 임의조건에서 시뮬레이션 및 열피로균열 발생 기초실험을 수행하여 균열 초기수명과 진전수명을 검증하였고, 이를 바탕으로 다양한 가열 및 냉각시간을 시뮬레이션 함으로써 제작시간을 최소화하는 열하중 조건을 구하였다. 시뮬레이션에서는 응력해석을 위해 상용 소프트웨어 ANSYS를 초기균열수명 계산을 위해 수치계산용 소프트웨어 ZENCRACK을 이용하여 코딩을 균열진전수명 평가를 위해 ZENCRACK 소프트웨어를 이용하였다. 그 결과 1mm 균열 제작에 소요되는 시간은 초기의 418시간에서 319시간으로 24% 단축되는 것으로 예측되었다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제3권4호
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• pp.209-217
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• 2013

This paper presents a mooring design procedure for a floating offshore wind turbine. Offshore environmental data for Jeju are taken from KHOA (Korea Hydrographic and Oceanographic Administration) and used for the environmental conditions in numerical analyses. A semi-submersible-type floating wind system with a 5-MW-class wind turbine studied by the DeepCwind Consortium is applied. Catenary mooring with a studless chain is chosen as the mooring system. Design deliverables such as the nominal sizes of chain and length of the mooring line are decided by considering the long-term prediction of the breaking strength of the mooring lines where a 100-year return period is used. The designed mooring system is verified using a fatigue calculation based on rain-flow cycle counting, an S-N curve, and a Miner's damage summation of rule. The mooring tension process is obtained from time-domain motion analyses using ANSYS/AQWA.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권8호
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• pp.2074-2082
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• 2000

In this study, to investigate and to predict the crack growth behavior under variable amplitude loading, crack growth tests are conducted on 7075-T6 aluminum alloy. The loading wave forms are generated by normal random number generator. All wave forms have same average and RMS(root mean square) value, but different standard deviation, which is to vary the maximum load in each wave. The modified Forman's equation is used as crack growth equation. Using the retardation coefficient D defined in previous study, the load interaction effect is considered. The variability in crack growth process is described by the random variable Z which was obtained from crack growth tests under constant amplitude loading in previous work. From these, a statistical model is developed. The curves predicted by the proposed model well describe the crack growth behavior under variable amplitude loading and agree with experimental data. In addition, this model well predicts the variability in crack growth process under variable amplitude loading.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.74-82
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• 1993

본고에서는 type B 독립구형 방식 LNG 탱크의 피로균열 발생 및 진전에 대한 구조안전성 평가 기법을 연구하였다. 이는 다음과 같은 3단계의 검토과정으로 구성된다. 1) 탱크에 작용하는 파랑응력의 장기분포 평가 및 피로균열 발생수명해석 과정은 이미 제1보에서 상세히 다룬 바 있으며 2) 초기 결함이 탱크판을 관통할 수 없음을 표면균열 진전해석을 통하여 증명한다. 3) LBF(Leak Before Failure) 이론을 바탕으로 관통균열의 진전해석을 수행하여 급속 취성파괴에 대한 안전성을 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권3호
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• pp.319-325
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• 2015

차량 경량화가 진행되고 있는 요즈음 상용차의 프레임이나 데크를 일반강에서 고장력강으로 대체하고 있는 상황이다. 일반강의 용접부 내구 특성에 대한 연구는 지금까지 많이 이루어졌으나 고장력강 용접부에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 본 연구에선 첫째, 상용차량에 적합한 용접부 내구를 예측 기법을 찾기 위해 다수의 접근법을 검토해 보았으며 노치계수 접근법인 Radaj 방법을 선택하였다. 둘째, 오버랩 조인트와 T 조인트 용접시편을 이용한 내구시험을 통해서 F-N 선도를 얻었으며, 이 값을 활용하여 HARDOX, ATOS60 재질에 대한 S-N 선도를 추출할 수 있었다. 셋째, 노치계수 접근법을 사용하여 시편 시험으로 얻어진 F-N 선도를 활용하여 고장력강 용접부의 일반적인 S-N 선도를 구할 수 있었다. 넷째, 연구를 통해 얻어진 고장력강 용접부의 내구특성을 상용내구해석 프로그램에 적용하였다. 마지막으로 해석사례를 통해 시험과 해석결과를 비교하였으며, 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.605-611
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• 1999

화력발전설비 고온요소의 잔여수명평가는 주로 비파괴검사 및 검사결과의 파괴역학적 해석등으로 행해졌다. 그러나 기존 방법은가동중에는 적용되기 어렵고 급작스런 운전이력에 대한 정량적인 손상을 평가할 수 없었다. 따라서 구조물의 형상, 운전이력 및 재료물성에 근거하여 실시간 수명소비율 및 잔여수명을 평가하는 기술의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 고온 증기헤더의 수명을 실시간으로 평가하는 감시시스템 소프트웨어를 개발하였다. 고온헤더에 대하여 해석된 온도, 응력, 그린함수를 이용하여 취약부위의 실시간 응력을 계산하고 천이 사이클을 카운트하여 크리프 및, 피로수명을 계산하였다. 본 소프트웨어를 개발함으로써 운전이력에 따른 소비수명을 실시간으로 평가하고 운전정보를 기록하여 향후 운전계획, 보수주기 및 교체시기를 결정하는데 지침이 되도록 하였다.