• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
• /
• pp.114-119
• /
• 2004

Endbeam is an important structural member of freight bogie for the support of service loading. In general, more than 25 years' durability is necessary. However, endbeam occur fatigue fracture in dynamic stress concentration location because comparatively strength and stiffness are low. Therefore, structure analysis is performed to evaluate structural problem of endbeam and local strain range as durability analysis. The number of cycles is extracted concerning the bogie in operation by measurement dynamic stress time history on critical part which is crack initiation in actual fact. At this time rainflow cycle counting is used to consider change of stress for operating condition. Based on the fatigue life curves and the stress analysis, the fatigue life of the endbeam is predicted and compared with the experimentally determined fatigue life, resulting in a fairly good correlation.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권7호
• /
• pp.162-167
• /
• 2020

본 연구에서는 국내 고정익항공기 개발의 일환으로 고정익항공기용 외부 연료탱크와 파일런에 대한 피로해석을 수행하였다. 구조해석을 통해 외부 연료탱크와 파일런의 피로해석 부위들을 선정하고, 선정된 부위들에서 단위하중에 대한 전달함수를 구축하였다. 연속 하중 프로파일에 대해서 각 프로파일 하중과 전달함수와의 내적을 통해 선정 부위에서의 응력 성분을 계산한 후, Von Mises 등가응력을 사용하여 각 프로파일의 대표응력(Representative Stress)을 계산하였다. 그리고, 구축된 대표 응력 그룹에 Rainflow Counting 기법을 사용하여 초기의 방대한 하중 프로파일로 부터 축소된 개별 프로파일과 그에 대한 진폭 및 평균값을 추출한 후, MMPDS(Metallic Materials Properties Development and Standardization)의 S-N 선도를 적용하여 수명싸이클을 계산하였다. 만약, 추출된 개별 프로파일들의 Stress Ratio가 선정된 S-N 선도의 Stress Ratio 범위를 벗어나는 경우 Modified Goodman 선도로부터 유도된 식을 사용하여 Stress Ratio가 해당 S-N 선도에서 요구하는 범위를 만족하도록 변환하는 과정을 거쳤다. 그리고, Miner's Rule에 의해 계산된 각 프로파일들의 손상값들을 더하여 선정 부위에서의 수명을 평가하였다. 최종적으로 수명평가를 위해 선정된 외부연료탱크와 파일런의 관심 부위에서 요구 수명을 모두 만족하는 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.821-831
• /
• 2013

최근 연구결과 레일연마 및 장대레일화를 통해 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 연장이 가능한 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 장기 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 파괴확률 50%에서의 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 장기 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 따라서 본 연구를 통해 도시철도에서 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 누적통과톤수에 의한 레일교체기준(약 8억톤)보다 약 2억톤이상 연장 사용이 가능하며, 피로한도 이하의 응력범위에 대한 피로시험결과를 바탕으로 레일의 피로수명을 평가하기 위해서는 수정마이너법칙보다는 피로한도 이상에서의 S-N선도 기울기의 1/2인 하이바크법칙을 적용하는 것이 합리적이라 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권9호
• /
• pp.3176-3183
• /
• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
• /
• 제16권4호
• /
• pp.23-31
• /
• 2019

The purpose of this study was to evaluate the PTO severeness for an agricultural tractor during disk plow and rotary tillage. The PTO load measurement system was constructed with data acquisition and a PTO torquemeter. Field experiments were conducted at a combination of traveling speed (L3 Low, L3 High) and PTO speed (P1, P2). The load spectrum was generated using the rain-flow counting method, and the SWT method was used to consider the range and mean of the PTO load. The damage sum was calculated by applying a modified miner rule, which is a cumulative damage law. The relative severeness was expressed as the ratio of the lowest damage sum. Relative severeness was higher with the lower PTO gear stage, and higher driving gear stage and it was approximately 40-102 times higher for rotary tillage than disk plow tillage in the same gear stages. The relative severeness was 1010.12 in the rotary tillage under L3 High P1 based on the disk plow tillage under L3 Low P2.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제65권3호
• /
• pp.315-325
• /
• 2018

This paper predicts the flexural behaviour of reinforced concrete (RC) beams strengthened with a precast strip of ultra-high performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC). In the first phase, ultimate load capacity of preloaded and strengthened RC beams by UHPFRC was predicted by using various analytical models available in the literature. RC beams were preloaded under static loading approximately to 70%, 80% and 90% of ultimate load of control beams. The models such as modified Kaar and sectional analysis predicted the ultimate load in close agreement to the corresponding experimental observations. In the second phase, the famous fatigue life models such as Papakonstantinou model and Ferrier model were employed to predict the number of cycles to failure and the corresponding deflection. The models were used to predict the life of the (i) strengthened RC beams after subjecting them to different pre-loadings (70%, 80% and 90% of ultimate load) under static loading and (ii) strengthened RC beams after subjecting them to different preloading cycles under fatigue loading. In both the cases precast UHPFRC strip of 10 mm thickness is attached on the tension face. It is found that both the models predicted the number of cycles to failure and the corresponding deflection very close to the experimental values. It can be concluded that the models are found to be robust and reliable for cement based strengthening systems also. Further, the Wang model which is based on Palmgren-Miner's rule is employed to predict the no. of cycles to failure and it is found that the predicted values are in very good agreement with the corresponding experimental observations.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.1-9
• /
• 2005

An end beam is one of the most important structural members supporting uncovered freight under in-service loading. In general, it needs to endure over 25 years. However fatigue fracture has occurred at dynamic stress concentration location of the end beam because user's specifications demanded high speed and vehicle manufacturer made the uncovered freight car with comparatively low strength and stiffness. For durability analysis, finite element analysis is performed to evaluate the problem of uncovered freight structure and local strain. The uncovered freight car was operated on actual problematic railroad line to measure dynamic stress versus time history on the critical part from which a crack is initiated often. Rainflow cycle counting method was used to estimate fatigue damage at dangerous area under operating condition. Therefore, this study shows that analytical fatigue life at the end beam can be predicted on the basis of S-N curve and structure analysis and has a fairly good correlation with experimental fatigue life.