• 한국정밀공학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.197-203
• /
• 2003

Accurate stress intensity factor analyses and crack growth rate of surface -cracked components in inhomogeneous materials are needed fur reliable prediction of their fatigue life and fracture strengths. This paper describes an automated stress intensity factor analysis of three-dimensional (3D) cracks in inhomogeneous materials. 3D finite element method (FEM) was used to obtain the stress intensity factor fur subsurface cracks and surface cracks existing in inhomogeneous materials. To examine accuracy and efficiency of the present system, the stress intensity factor for a semi-elliptical surface crack in a plate subjected to uniform tension is calculated, and compared with Raju-Newman's solutions. Then the system is applied to analyze cladding effect of subsurface cracks in inhomogeneous materials. The results were compared with those surface cracks in homogeneous materials. It is clearly demonstrated from these analyses that the stress intensity factors for subsurface cracks are less than those of surface cracks. Also, this system is applied to analyze cladding effect of surface cracks in inhomogeneous materials.

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

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

• Elastomers and Composites
• /
• 제53권4호
• /
• pp.220-225
• /
• 2018

Resilient pads play a major role in reducing the impact of loads on a rail in a rail-fastening system, which is essentially used for a concrete track. Although a compression set test is commonly used to measure the durability of a resilient pad, the static spring constant is often observed to be different from the fatigue test. In this study, a modified compression set test method was proposed to monitor the variations in the compression set and static spring constant of a resilient pad with respect to temperature and time. In addition, the life of the resilient pad was predicted by performing an acceleration test based on the Arrhenius equation.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제30권6호
• /
• pp.74-79
• /
• 2012

It depends on the joint configuration, dimensions and constraints of the joint whether the residual stress at the root of single-sided butt weld is tensile or not. Therefore, recommendation is generally made that high R ratio should be used in the fatigue test of welded joint in order to prevent excessively long life caused by compressive residual stress. In this research, the residual stress profile in butt weld joint was obtained through compliance method, using successive extension of a slot and measurement of the variation of strain during the slot extension. The residual stress profile was firstly assumed to be the linear summation of Legendre polynomials up to 9th order excluding 0th and 1st order. Strain variation on the surface was measured while the slot was being extended by cutting to find out the 8 unknown coefficients of each polynomial term. The cut was made by the electric discharge machine. It was concluded that the residual stress near the surface is positive valued, however, it turned into the negative value as soon as it passed through 2 or 3 mm of the depth.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제41권5호
• /
• pp.375-380
• /
• 2017

본 논문은 한국원자력연구원에서 개발 중인 소듐냉각 고속로 핵연료의 연료봉 하단 마개에 있는 관통구멍과 마운팅 레일의 원기둥 형상과의 접촉부에 발생하는 접촉 손상을 예측하기 위한 가속시험 방법을 연구한 것이다. 가속시험 조건으로서 연료봉의 유체유발진동수 및 진폭을 유한요소 해석을 통하여 구하였다. 약 35000 시간의 연료봉 수명기간을 고려한 가속시험 시간을 결정하기 위해 일반 기계부품류의 신뢰성 평가 방법을 적용하였으며, 이때 가장 보수적인 형상 모수와 원자로 내에서의 연료봉 파손허용 개수 기준 및 연료봉 피복관 재료인 HT-9강의 피로수명 데이터를 이용하였다. 시편의 개수를 5개로 하였을 때, 최종적으로 계산된 가속 시험시간은 각 시편 당 16.5시간이었다. 가속시험 후 전체 시편에 어떠한 접촉손상도 관찰되지 않을 때 연료봉의 수명기간 중 $B_{0.004}$ 수명이 신뢰수준 99%로 보장되는 것으로 평가하였다.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.225-231
• /
• 2012

Drop simulations of the board level in the flip chips with solder joints have been highlighted for years, recently. Also, through the study on the life prediction of thermal fatigue in the flip chips considering underfill, its importance has been issued greatly. In this paper, dynamic analysis using the implicit method in the Finite Element Analysis (FEA) is carried out to assess the factors effecting on flip chips considering underfill. The design parameters are size and thickness of chip, and size, pitch and array of solder ball with composition of Sn1.0Ag0.5Cu. The board systems by JEDEC standard is modeled with various design parameter combinations, and through these simulations, maximum yield stress and strain at each chip are shown at the solder balls. Modal analysis is simulated to find out the relation between drop impact and vibration of the board system.

• Composites Research
• /
• 제19권1호
• /
• pp.22-28
• /
• 2006

금속재 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 라이너의 반복 수명 향상을 위해 제조 공정 중 라이너가 압축잔류응력을 갖도록 하는 자긴처리 공정을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 자긴처리에 의한 라이너의 압축잔류응력과 이후의 응력 거동을 정확히 예측할 수 있는 유한요소해석 기법을 제시하고, 이러한 해석 결과를 바탕으로 복합재 압력용기의 반복 수명을 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 재료 및 기하학적 비선형성을 고려한 3차원 비선형 유한요소해석을 통해 라이너의 응력 거동을 정확히 예측하고, 압력용기의 반복수명을 결정짓는 파라미터로 금속재 라이너의 폰미세스 응력을 도입한다. 라이너 재료에 대한 피로시험과 복합재 압력용기 시제품에 대한 반복시험을 통해 제안된 방법의 타당성과 유효성을 입증한다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.41-50
• /
• 2011

일반적으로 도로 포장체의 파손은 다양한 요소에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그 중 가장 주된 포장체 파손형태로서 영구변형(permanent deformation)과 피로균열(fatigue crack)을 들 수 있으며 이들은 포장체의 공용수명을 단축시키는 주요원인이 된다. 도로 포장체의 영구변형을 정확히 예측하는 것은 도로포장체의 내구성을 파악하여 이를 기반으로 포장을 설계하는 포장설계법의 수립에 있어 매우 중요하다. 포장하부구조의 재료거동은 본질적으로 전단강도(${\tau}_{max}$)와 밀접한 연관성을 가지므로 포장하부구조 내 발생한 전단응력${\tau}$의 전단강도에 대한 발생비를 고려하여 영구변형 모델을 설정할 필요가 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 이와 같은 전단응력비 개념을 도입한 대형반복삼축압축시험을 통하여 도로하부 재료 중 국내에서 사용되는 대표적인 입상의 보조기층 재료에 대한 영구변형 특성을 알아보았으며 이를 기초로 영구변형 모델의 수립에 필요한 모델 매개변수를 시험을 통해 새롭게 제안하고자 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1998년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
• /
• pp.1010-1013
• /
• 1998

In micromechanical system (MEMS) such as microactuators. thin film has been widely used as structural material. MEMS materials have difference with bulk in terms of mechanical properties. So, we design the advanced test structure for micromechanical properties of MEMS. The designed structure includes the newly developed pre-crack and it is driven by electrostatic force. To measure the fracture toughness, the pre-crack formation in the test structure is developed with conventional etching process. The advanced test structure is fabricated by application of semiconductor technology. After this, we propose analytical methodology to evaluate the fracture toughness and fatigue properties through a prediction of crack behavior from the variations of stiffness and frequency. Additionally, life time of a mirror plane used in DVD(Digital Video Disk) is measured as a function of capacitance and applied voltage under the accelerated conditions. Ultimately, we propose the method to evaluate the micromechanical reliabilities of the MEMS materials using the advanced test structure.