• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권3호
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• pp.221-242
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• 2023

Internal and external corrosion are common in pressure pipes used in a variety of industries, often resulting in defects that compromise their integrity. This economically and industrially significant problem calls for both preventive and curative technical solutions to guarantee the reliability of these structures. With this in mind, our study focuses on the influence of composite and metallic patch repairs on the limit loads of pipes, particularly elbows, the critical component of piping systems. To this end, we used the nonlinear extended finite element method (X-FEM) to study elbows, a priori corroded on the internal surface of the extrados section, then repaired with composite and metallic patches. In addition, the effect of the geometry of composite materials and metal patches was examined, in particular the effect of their thickness and material on the increase in limit loads of repaired structures. The results obtained provide information on the effectiveness and optimization of patch repair of corroded elbows, with the aim of increasing their service life.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권8호
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• pp.1195-1208
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• 1997

Bellows is a component in piping systems which absorbs mechanical deformation with flexibility. Its geometry is an axial symmetric shell which consists of two toroidal shells and one annular plate or conical shell. In order to analyze bellows, this study presents the finite element analysis using a conical frustum shell element. A finite element analysis is developed to analyze various bellows. The validity of the developed program is verified by the experimental results for axial and lateral stiffness. The formula for calculating the natural frequency of bellows is made by the simple beam theory. The formula for fatigue life is also derived by experiments. The shape optimal design problem is formulated using multiple objective optimization. The multiple objective functions are transformed to a scalar function by weighting factors. The stiffness, strength and specified stiffness are considered as the multiple objective function. The formulation has inequality constraints imposed on the fatigue limit, the natural frequencies, and the manufacturing conditions. Geometric parameters of bellows are the design variables. The recursive quadratic programming algorithm is selected to solve the problem. The results are compared to existing bellows, and the characteristics of bellows is investigated through optimal design process. The optimized shape of bellows is expected to give quite a good guideline to practical design.

• 한국가스학회지
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• 제9권3호
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• pp.1-8
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• 2005

배관은 사용기간 중에 여러 가지 열화에 의해 손상을 받으며, 그 중 감육(두께감소)이 발생하게 되면 심각한 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 배관시스템의 보전유지를 위해서는 감육되어진 배관의 강도를 평가하는 것이 중요하다. 어떤 재료가 외부 응력 등에 의해 파괴 혹은 변형된다면 그 특징적인 탄성파가 변형메카니즘에 따라 여러 가지로 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 감육을 가지는 배관에서 감육결함의 길이 및 깊이를 다르게 상정하였을 때 나타나는 AE신호들에 대해 Wavelet Transform시스템을 이용하여 평가하였다. 또한,실배관의 굽힘시험을 통하여 기계적인 강도를 평가하였다. 결과로부터, 감육의 깊이비(d/t)의 정도에 따라 주파수 성분을 구별하는 것이 가능하였다.

• 설비공학논문집
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• 제23권7호
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• pp.483-491
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• 2011

When pipe components made of carbon steel in nuclear, fossil, and industry are exposed to flowing fluid, wall thinning caused by FAC(flow accelerated corrosion) can be generated and eventually ruptured at the portion of pressure boundary. A study to identify the locations generating local wall thinning and to disclose turbulence coefficient related to the local wall thinning was performed. Experiment and numerical analyses for tee of down scaled piping components were performed and the results were compared. In particular, flow visualization experiment which was used alkali metallic salt was performed to find actual location of local wall thinning inside tee components. To disclose the relationship between turbulence coefficients and local wall thinning, numerical analyses were performed for tee components. The turbulence coefficients based on the numerical analyses were compared with the local wall thinning based on the measured data. From the comparison of the results, the vertical flow velocity component(Vr) flowing to the wall after separating in the wall due to the geometrical configuration and colliding with the wall directly at an angle of some degree was analogous to the configuration of local wall thinning.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.541-549
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• 2018

본 연구에서는 국내 화물 및 여객차량들을 견인하는 디젤전기 기관차의 제동에 따른 동적 거동을 분석하기 위하여 제동장치에 영향을 미치는 마찰계수, 제동압력, 주행저항 등을 시험하였다. 마찰계수는 UIC 541-4를 참고로 Dynamo 시험을 수행하였으며 시험결과는 다변량 회귀분석을 통해 제동하중, 제동초기 속도와의 관계를 분석하여 제시하였다. 제동압력은 상용제동과 비상제동으로 구분하였으며, 제동밸브와 배관의 특성을 반영하기 위하여 시간에 따른 제동압력 변화를 대상 차량에서 측정하였다. 차량에 작용하는 외력을 반영하기 위하여 EN 14067-4의 타행시험을 수행하고 2차 다항식 형태의 주행저항을 제시하였다. 도출한 주행저항을 동일 차종에 대하여 각 국가별로 사용하고 있는 주행저항들과 비교하였다. 차량의 재원, 마찰계수, 제동압력, 주행저항을 바탕으로 직선 평탄 선로를 주행하는 디젤전기기관차의 동적 거동을 EN 14531-1에서 제시된 시간적분을 이용하여 해석하였다. 해석 결과는 상용제동과 비상제동에 대하여 각각 차량의 속도이력 시험결과와 비교 검증하였으며 상당히 합리적인 결과를 도출하였다. 본 연구의 결과들은 철도차량들을 연결하여 운행하는 열차의 동적 거동해석에 활용할 수 있을 뿐 아니라 차량 설계에서 제동에 영향을 미치는 다양한 파라미터들을 분석하고 성능향상의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.