• 제목/요약/키워드: Plane Tip

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균열선단 부근의 측면함몰로부터 응력삼축성의 결정 방법 (Methods to Evaluate Stress Triaxiality from the Side Necking Near the Crack Tip)

  • 김동학;강기주
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제28권7호
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    • pp.1021-1028
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    • 2004
  • Kim et al. suggested an experimental method to determine the Q parameter in situ from the out-of-plane displacement and the in-plane strains on the surface of side necking near the crack tip. In this paper, the procedure to evaluate the stress triaxiality near a crack tip such as the Q parameter is to be polished in the details for simplicity and accuracy. That is, Q and hydrostatic stress are determined only from the out-of-plane displacement, but not using in-plane strain, which is hard to measure. And also, the plastic modulus is determined by an alternative way. Through three-dimensional finite element analyses for a standard CT specimen with 20% side-grooves, the validities of the new procedures are examined in comparison to the old ones. The effect of location where the displacements are measured to determine the stress triaxiality is explored.

시편두께 및 균열깊이 영향을 고려한 비표준시편의 J 시험법 및 구속효과의 정량화 (Specimen Thickness and Crack Depth Effects on J Testing and Crack Tip Constraint for Non-standard Specimen)

  • 김진수;조수만;김윤재;김영진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권9호
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    • pp.1531-1538
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    • 2003
  • This paper compiles solutions of plastic $\eta$ factors and crack tip stress triaxialites for standard and nonstandard fracture toughness testing specimens, via detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) analyses. Fracture toughness testing specimens include a middle cracked tension (M(T)) specimen, SE(B), single-edge cracked bar in tension (SE(T)) and C(T) specimen. The ligament-to-thickness ratio of the specimen is systematically varied. It is found that the use of the CMOD overall provides more robust experimental J estimation than that of the LLD, for all cases considered in the present work. Moreover, the J estimation based on the load-CMOD record is shown to be insensitive to the specimen thickness, and thus can be used for testing specimen with any thickness. The effects of in-plane and out-of-plane constraint on the crack tip stress triaxiality are also quantified, so that when experimental J value is estimated according to the procedure recommended in this paper, the corresponding crack tip stress triaxiality can be estimated. Moreover, it is found that the out-of-plane constraint effect is related to the in-plane constraint effect.

압력면윙렛/흡입면스퀼러형 터빈 동익 팁누설영역에서의 3차원유동 및 압력손실 (Three-Dimensional Flow and Aerodynamic Loss in the Tip-Leakage Flow Region of a Turbine Blade with Pressure-Side Winglet and Suction-Side Squealer)

  • 천주홍;강동범;이상우
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권5호
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    • pp.399-406
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    • 2014
  • 본 연구에서는 압력면윙렛/흡입면스퀼러형 터빈 동익 팁에 대하여 익렬 하류에서 3차원 유동 및 압력손실을 측정하였다. 팁간극비 h/s = 1.36%에 대하여, 흡입면스퀼러의 높이는 $h_s/s$ = 3.75%로 일정하게 유지하고, 압력면윙렛의 폭은 w/p = 2.64%, 5.28%, 7.92%, 10.55% 등으로 변화시키면서 실험을 수행하였다. 그 결과, 본 연구의 팁은 평면팁 대비 통로와류 영역에서 압력손실의 저감 효과가 매우 뛰어났지만, 팁누설와류 영역에서는 오히려 압력손실을 크게 증가시켰다. 본 연구의 질량평균 압력손실은 평면팁에 비해 크게 낮았지만, 전면스퀼러팁보다는 더 크게 나타났다. 압력면윙렛의 폭이 증가할수록 질량평균 압력손실은 감소하는 경향을 보였다.

고선회 터빈 동익 팁 표면에서의 열전달 특성 (Heat Transfer Characteristics on the Tip Surface of a High-Turning Turbine Rotor Blade)

  • 이상우;문현석
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제32권3호
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    • pp.207-215
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    • 2008
  • The heat/mass transfer characteristics on the plane tip surface of a high-turning first-stage turbine rotor blade has been investigated by employing the naphthalene sublimation technique. At the Reynolds number of $2.09{\times}10^5$, heat/mass transfer coefficients are measured for the tip gap height-to-chord ratio, h/c, of 2.0% at turbulence levels of Tu = 0.3 and 14.7%. A tip-surface flow visualization is also performed for h/c = 2.0% at Tu = 0.3%. The results show that there exists a strong flow separation/re-attachment process, which results in severe local thermal load along the pressure-side corner, and a pair of vortices named "tip gap vortices" in this study is identified along the pressure and suction-side tip corners near the leading edge. The loci and subsequent development of the pressure- and suction-side tip gap vortices are discussed in detail. The combustor-level high inlet turbulence, which increases the tip-surface heat/mass transfer, provides more uniform thermal-load distribution.

압축잔류응력에 의하여 선단부가 닫힌 균열의 개구거동에 대한 유한요소법에 의한 해석방법의 제안 (A Proposal of an Analytical Method for Estimating the Opening Behaviour of Tip-Closed Crack in Compressive Residual Stress by Finite Element Method)

  • 김응준;박응준;유승현
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제21권6호
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    • pp.71-76
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    • 2003
  • For the purpose of clarifying the influence of welding residual stress to the fatigue crack propagations behaviour, an analytical investigation based on finite element method is performed to examine the opening behaviour of tip-closed crack in the compressive residual stress. A finite element model comprised of contact elements for the crack plane and plane stress elements for the base material is used to evaluate crack opening stress of the crack existing in the residual stress field. Also an analytical method based on the superposition principle to estimate the length of opened part of tip closed crack and the stress distribution adjacent to the crack during uploading is applied to the finite element model. The software for the analysis is ABAQUS, which is a general purpose finite element package. The results show that stresses distributed on the crack surfaces are reduced and approached to zero as the applied stresses are increased up to crack tip opening stress and no mechanical discontinuity is found at the boundary of contact elements and plane stress elements. It is verified that the opening behavior of the fatigue crack in the residual stress can be predicted by finite element method with the proposed analytical method.

An analysis of an elastic solid incorporating a crack under the influences of surface effects in plane & anti-plane deformations

  • Kim, Chun Il
    • Interaction and multiscale mechanics
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    • 제4권2호
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    • pp.123-137
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    • 2011
  • We review a series of crack problems arising in the general deformations of a linearly elastic solid (Mode-I, Mode-II and Mode-III crack) and, perhaps more significantly, when the contribution of surface effects are taken into account. The surface mechanics are incorporated using the continuum based surface/interface model of Gurtin and Murdoch. We show that the deformations of an elastic solid containing a single crack can be decoupled into in-plane (Mode-I and Mode-II crack) and anti-plane (Mode-III crack) parts, even when the surface mechanics is introduced. In particular, it is shown that, in contrast to classical fracture mechanics (where surface effects are neglected), the incorporation of surface elasticity leads to the more accurate description of a finite stress at the crack tip. In addition, the corresponding stress fields exhibit strong dependency on the size of crack.

Co-rotational Plane beam-Dynamic tip load를 이용해 외팔보 진동에 영향을 미치는 요인 분석과 지진 상황 시 건물의 면진 주기 설정

  • 조성배;문별
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제4회(2015년)
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    • pp.269-273
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    • 2015
  • 처음 에디슨 경진대회를 준비할 때 업로드 되어 있는 다양한 프로그램을 보면서 어떤 주제를 선정할 지 고민을 하던 중, 눈에 들어온 프로그램은 서울대학교에서 제작한 Co-rotational Plane beam-Dynamic tip load이란 프로그램이었다. 위 프로그램은 한쪽 단이 고정된 외팔보(cantilever beam)의 끝단에 하중을 시간에 관련된 함수(sin, cos)로 주어 각 절점에서의 변위(X, Y), 속도 그리고 가속도를 알려주는 프로그램이다. 우리는 이 프로그램을 이용해서 외팔보 끝단의 진동 형태와 주기가 어떤 요인(단면의 모양, 재료의 성질, 가하는 하중의 진동수 등)에 의해서 변하는지 분석할 수 있었다. 거기서 더 나아가 하중을 실제 지진상황에서의 크기와 유사하게 주고 위 프로그램에서의 보의 거동(진동 주기, 진동 변위 등)을 건물의 거동이라 가정했을 때 면진 주기를 얼마로 설정해야하는지도 알 수 있었다.

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블레이드 팁의 Groove 형상이 터빈 캐스케이드 팁 열전달 계수분포에 미치는 영향에 대한 실험적 연구 (Effect of Groove Shape of Blade Tip on Tip Surface Heat Transfer Coefficient Distributions of a Turbine Cascade)

  • 노영철;조용화;이용진;김학봉;곽재수
    • 한국추진공학회지
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    • 제14권6호
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    • pp.60-68
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    • 2010
  • 본 연구에서는 팁 형상이 가스터빈 블레이드의 팁 열전달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 선형 캐스케이드의 블레이드에 설치된 평면 팁, 스퀼러 팁, Groove 팁들에 대하여 열전달 계수가 측정되었다. 블레이드 팁에서의 열전달 계수는 색상검출방식에 기반을 둔 천이액정법을 이용하여 측정되었으며 각각의 팁 형상에 대하여 팁 간극은 블레이드 스팬의 1.5%와 2.3% 두 조건에서 실험을 수행하였다. 캐스케이드 출구 속도와 블레이드 코드길이에 기초를 둔 Reynolds 수는 $2.48{\times}10^5$ 이다. Groove 팁 표면에서의 열전달 계수는 평면 팁보다 낮게 측정되었으며, 특히 흡입면을 따라 경사진 홈이 파인 팁에서는 스퀼러 팁보다 낮은 열전달 계수가 측정되었다.

블레이드 팁의 Groove 형상이 터빈 캐스케이드 팁 열전달 계수분포에 미치는 영향에 대한 실험적 연구 (Effect of Groove Shape of Blade Tip on Tip Surface Heat Transfer Coefficient Distributions of a Turbine Cascade)

  • 노영철;조용화;이용진;김학봉;곽재수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.311-318
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    • 2010
  • 본 연구에서는 팁 형상이 가스터빈 블레이드의 팁 열전달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 선형 캐스케이드의 블레이드에 설치된 평면 팁, 스퀼러 팁, Groove 팁들에 대하여 열전달 계수가 측정되었다. 블레이드 팁에서의 열전달 계수는 색상검출방식에 기반을 둔 천이액정법을 이용하여 측정되었으며 각각의 팁 형상에 대하여 팁 간극은 블레이드 스팬의 1.5%와 2.3%로 변경 하에 실험을 수행하였다. 캐스케이드 출구 속도와 블레이드 코드길이에 기초를 둔 Reynolds 수는 $2.48{\times}10^5$ 이다. Groove 팁 표면에서의 열전달 계수는 평면 팁보다 낮게 측정되었으며, 특히 흡입면을 따라 경사진 홈이 파인 팁에서는 스퀼러 팁보다 낮은 열전달 계수가 측정되었다.

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Stereoscopic PIV기법을 이용한 프로펠러 후류의 3차원 속도장 측정 (3-D Velocity Fields Measurements of Propeller Wake Using a Stereoscopic PIV)

  • 백부근;이상준
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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    • pp.185-188
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    • 2002
  • The objective of present paper is to apply a stereoscopic PIV(Particle Image Velocimetry) techiique for measuring the 3 dimensional flow structure of turbulent wake behind a marine propeller with 5 blades. It is essential to measure 3-components velocity fields for the investigation of complicated near-wake behind the propeller. The out-of-plane velocity component was measured using the particle images captured by two CCD cameras in the angular displacement configuration.400 instantaneous velocity fields were measured for each of few different blade phases of $0^{\circ},\;18^{\circ},\;36^{\circ}\;and\;54^{\circ}$. They were ensemble averaged to investigate the spatial evolution of the propeller wake in the region ranged from the trailing edge to the region of one propeller diameter(D) downstream. The phase-averaged velocity fields show the viscous wake formed by the boundary layers developed along the blade surfaces. Tip vortices were formed periodically and the slipstream contraction occurs in the near-wake region. The out-of-plane velocity component has large values at the tip and trailing votices. With going downstream, the axial turbulence intensity and the strength of tip vortices were decreased due to the visous dissipation, turbulence diffusion and blade-to-blade interaction. The blade wake traveling at higher speed with respect to the tip vortex overtakes and interacts with tip vortices formed from the previous blade. Tip vortices are separated from the wake and show oscillating trajectory

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