• 제목/요약/키워드: Static fatigue

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탄소섬유 강화 복합재료의 항공기용 PTO 샤프트 적용에 관한 연구 (A Study on the Application of Carbon Fiber Reinforced Plastics to PTO Shafts for Aircrafts)

  • 정광일;김원기;정재문;오재형;방윤혁;김성수
    • Composites Research
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    • 제34권6호
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    • pp.380-386
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    • 2021
  • 본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재료를 적용하여 PTO 샤프트의 임계 속도를 향상시키는 연구를 진행하였다. 탄소섬유 강화 복합재료의 경우 전단 강도가 낮은 단점이 있어, 이를 보완하기 위해 티타늄-탄소섬유 강화 복합재료 하이브리드 구조로 설계하는 것을 제안하였다. PTO 샤프트에서 요구하는 최대 허용 토크, 임계 속도, 비틀림 고유진동수 기준을 충족시키는 최적의 구조를 설계하고 제작하였다. 제작한 PTO 샤프트의 성능 평가를 위해 진동 시험, 정적 비틀림 시험, 비틀림 내구성 시험이 수행되었고, 진동 시험에서 PTO 샤프트의 임계 속도는 20570 rpm로 티타늄 샤프트 대비하여 7.5% 향상된 것을 확인하였다. 또한 정적 비틀림 시험을 통해 PTO 샤프트의 최대 허용 토크가 2300 N·m로 해당 기준을 충족시키는 것을 확인하였다. 최종적으로 11.3~113 N·m 범위의 하중을 반복하는 비틀림 내구성 시험에서도 106 사이클 동안 피로파괴가 발생하지 않는 것으로 평가되었다.

터널 풍도슬라브에 사용된 내화패널의 적용성에 관한 실험연구 (An Experimental Study on the Application of Fireproof Panel in Tunnel Duct Slab)

  • 최우진
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제19권2호
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    • pp.262-269
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    • 2023
  • 연구목적: 터널에서 발생되는 화재로 인하여 구조물의 피해를 보호하기 위해 적용되는 PSC 슬래브에 부착된 내화패널의 성능을 평가할 목적으로 내화실험을 수행하였다. 연구방법: 내화실험은 RWS 화재 이력곡선 화재시간-온도곡선을 적용하였으며, 한국건설기술연구원(KICT)의 가열로를 이용하여 내화 성능을 평가하였다. 연구결과:국제터널학회(2004)에서 제시하는 기준으로 내화성능 실험을 실시한 결과, 내화패널과 콘크리트의 접촉면에서의 최대온도는 콘크리트에 손상을 주는 한계온도(380℃) 이하였으며, 접촉면과 25mm 이격된 지점에서의 최대온도는 철근에 손상을 주는 한계온도(250℃) 이하로 측정되었다. 실험결과로부터, 내화패널이 30mm두께로 부착된 PSC 슬래브 시험체는 내화성능을 가진 것으로 평가되었다. 결론: 터널이나 지하차도에서의 화재발생시 내화패널을 부착하는 보강방법은 화재로부터 구조물을 보호할 수 있으며 향후, 내화패널이 부착된 슬래브의 정적 성능시험을 수행하고, Pull-off test와 피로실험을 실시하여 내화패널의 부착성능을 확인하는 것이 필요하다.

저탄성 베이스플레이트 패드 적용에 따른 포장궤도 노반에서의 전달하중 저감에 관한 연구 (A Study on Transferred Load Reduction on Paved Track Roadbed with Low Elastic Base Plate Pad)

  • 이일화;강윤석;이희업
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권3D호
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    • pp.399-405
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    • 2008
  • 포장궤도는 기존선의 유지보수 노력을 절감하기 위하여 개발되고 있다. 이 중 베이스플레이트 저탄성패드는 궤도 전체의 지지강성을 결정하는 구성품으로서 궤도의 응력-변위특성, 동적응답, 피로특성 등에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서 저탄성패드의 적용은 궤도전체의 내구성과 안정성에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다. 본 논문에서는 저탄성패드의 적용으로 인하여 획득되는 효과 중 노반에 전달되는 열차하중의 저감에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 패드스프링계수별 정적해석과 실물반복재하시험을 수행하고 그 결과를 비교 분석하여 저탄성패드의 하중 전달특성을 파악하였으며 전달하중 저감효과를 검토하였다.

전기저항측정법 및 젖음성을 이용한 나노복합재료의 미세파손 감지능 및 계면물성 평가 (Interfacial Evaluation and Microfailure Sensing of Nanocomposites by Electrical Resistance Measurements and Wettability)

  • 박종만;권동준;신평수;김종현;백영민;박하승
    • Composites Research
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    • 제30권2호
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    • pp.138-144
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    • 2017
  • 탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 신율이 뛰어난 p-DCPD를 지로 사용하여 손상감지용 고분자 필름 센서를 연구하였다. CNT를 수지에 혼합시킬 경우 중합을 방해하여 1차 개환만 진행되었다. CNT 농도에 따른 정적접 촉각을 측정하여 계면의 젖음성을 측정하였다. 높은 신율을 가지는 p-DCPD에 CNT를 혼합시킴으로써 전도성을 확보하였고, CNT 농도에 따른 인장강도 및 전기저항 분산도 평가를 실시하였을 경우 0.5 wt% CNT/p-DCPD 조건이 최적의 조건임을 확인하였다. CNT/p-DCPD 센서의 내구성을 평가하기 위해 동적 피로 실험을 실시하여 인장응력에 따른 전기저항 변화를 평가하였다. 초기 3회 사이클 동안은 전기저항 변화도와 응력간의 결과가 유사한 경향을 나타내었다. CNT/p-DCPD 센서의 활용을 위해 에폭시 기지 표면에 센서를 붙이고 기지 재료의 파괴거동을 확인하였다. 기지 파괴가 발생되기 전에 CNT/p-DCPD 센서의 전기저항 점핑 신호를 관찰할 수 있었다. 이는 기지재료에 발생된 균열에 의해 CNT/p-DCPD 센서와 기지간의 접착 파괴로 발생된 신호이며, 이러한 신호를 이용하여 기지재료의 균열 및 파괴를 예측해 볼 수 있었다.

중력식(重力式) 고정해양구물(固定海洋構物)에 작용(作用)하는 파랑하중(波浪荷重)에 관한 연구(硏究) (Wave Load on Fixed Offshore Gravity Platform)

  • 김철;편종근
    • 대한토목학회논문집
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    • 제8권1호
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    • pp.87-95
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    • 1988
  • 극지(極地) 해역(海域)의 경우(境遇) 극심(極甚)한 환경(環境) 조건(條件)으로 인(因)하여 육중(肉重)한 중력식(重力式) 해양구조물(海洋構造物)이 제안(提案)되고 있는데 이와 같이 구조물(構造物)의 특성(特性)길이가 입사파(入射波)의 파장(波長)에 비(比)하여 무시(無視)할 수 없을 정도(程度)이면 선형(線形) 회절(廻折) 이론(理論)을 적용(適用)하여 구조물(構造物)에 작용(作用)하는 전(全) 파력(波力)을 계산(計算)하여 왔다. 그러나 구조해석(構造解析)과의 연계(連繫)를 고려(考慮)하면 수심별(水深別) 파력(波力)의 분포(分布)와 파랑압력(波浪壓力)의 분포(分布)가 요구(要求)되어지므로 기개발(旣開發)된 연직(鉛直) 축대칭(軸對稱) 물체(物體)에 작용(作用)하는 전파력계산(全波力計算) 프로그램을 일부(一部) 수정(修正)하였다. 압력(壓力)의 경우(境遇) 고정(固定) 원통(圓筒)에 대한 MacCamy-Fuchs의 해석적(解析的) 해(解)와 비교(比較)해본 결과(結果) Green함수(凾數)의 Fourier Mode, l값은 해석해(解析解)를 계산(計算)할 경우(境遇)는 6을 사용(使用)하고 수식해(數植解)를 계산(計算)할 경우(境遇)에는 5로 하여 계산(計算)하면 충분(充分)한 정확도(正確度)를 얻을 수 있었다. 이렇게 구한 파랑하중(波浪荷重) 자료(資料)들은 구조물(構造物)의 응사(凝似) 정적해석(靜的解析), 동적해석(動的解析) 및 피로해석시(疲勞解析時)에 사용(使用)되어 질 것이다.

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보강철근이 적용된 급속경화궤도용 광폭침목의 보유 휨 내력 평가 (Evaluation of Flexural Strength of Wide Sleepers with Reinforcing Bars for Quick-Hardened Concrete Track)

  • 배영훈;이일화
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.702-709
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    • 2018
  • 노후화된 자갈궤도를 콘크리트 궤도로 개량하는 급속경화궤도 기술이 개발되어 일반철도 및 도시철도의 토공 및 터널 현장에 적용되고 있다. 프리스트레스 방식으로 제작되는 콘크리트 침목에는 일반적으로 보강 개념의 철근이 적용되지 않는다. 그러나 철도 현장에 부설된 침목 다수에서 균열 발생 사례가 관찰되고 있다. 급속경화궤도 시스템의 주요 구성품 중 하나인 광폭침목은 이러한 문제가 발생되지 않도록 자갈궤도 및 콘크리트 궤도 상태에서 구조적인 안전성이 보장되어야하며 균열 저항성이 확보되어야 한다. 특히 포스트텐션 방식으로 제작되는 광폭침목은 반드시 레일 좌면부에 인장부 보강철근이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 급속경화궤도용 광폭침목의 보강철근 적용 유무에 따른 침목의 보유 휨 내력 및 균열저항 성능을 비교 및 평가하기 위하여, 정적 및 동적 휨강도 시험, 피로 시험을 실시하였다. 시험 결과 광폭침목 레일 좌면부에 주재료인 강봉 뿐만 아니라 소수의 보강철근을 적절하게 배치할 경우 균열발생 억제 및 균열폭 확대 지연, 휨 파괴 지연 효과를 확인할 수 있었다.

자체-감지능 및 광투과도를 지닌 CNT 및 ITO/PET 다기능성 나노복합소재의 계면 조절 연구 (Interfacial Control of Multi-functional CNT and ITO/PET Nanocomposites having Self-Sensing and Transparency)

  • 왕작가;권동준;구가영;박종만
    • Composites Research
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    • 제24권1호
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    • pp.45-50
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    • 2011
  • 자체-감지능 있는 다기능성 나노복합소재를 위해, 투명하고 전도성 있는 카본나노튜브 (CNT)로 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 함침 방법으로 제조하였다. CNT 코팅의 전기적 광학적 특정의 변화는 함침 횟수와 CNT용액의 농도에 주로 의존하였다. 결과적으로, CNT 코팅의 표면저항과 투과도는 제조공정의 변수들에 따라 예민하게 조절되었다. CNT 코팅의 표면저항은 4점법과 이중 배열법에 의해 측정되었으며, 광학적 투과도는 UV 스펙트럼을 사용하여 평가하였다. CNT 코팅의 표면특성을 측정한 정적 및 동적 접촉각은 상호 일치함을 보여주었다. 함침 코팅수가 증가함에 따라, CNT코팅한 PET의 표면저항은 현저하게 저하했으나, 투명도는 CNT 네트워크의 특성으로 거의 감소하지 않았다. CNT와 인듐틴옥사이드 (ITO)의 계면 및 전기적 특성들은 피로 시험을 통하여 비교하였다. CNT는 2000회 반복 후에도 표면저항의 변화가 없는 반면에, ITO는 1000회 반복까지 표면저항의 급격한 증가를 보여주었다가 안정화하였다. 이는 형상비가 큰 CNT는 전기 접촉점을 계속 유지하는 반면에, 취성이 있는 ITO는 미세 균열이 발생하여 전지 접촉점을 많이 상실하기 때문이다.

Steel Strap으로 횡구속된 무철근 바닥판의 정적 및 피로거동 특성 연구 (A Study on Static and Fatigue Behavior of Restrained Concrete Decks without Rebar by Steel Strap)

  • 조병완;김철환
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제16권5호
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    • pp.137-147
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    • 2012
  • 무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

복합임무 무인수상정의 마스트 및 특수임무장비 장착부 설계 및 강도해석 (Design and Strength Analysis of a Mast and Mounting Part of Dummy Gun for Multi-Mission Unmanned Surface Vehicle)

  • 손주원;김동희;최병웅;이영진
    • 한국정보기술학회논문지
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    • 제16권11호
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    • pp.51-59
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    • 2018
  • 본 논문에서는 해상에서 수상감시정찰 및 수중탐색임무를 수행할 수 있는 복합임무 무인수상정을 설계하였으며, 설계된 복합임무 무인수상정의 선체부는 유리섬유강화플라스틱을 이용하여 제작하였다. 수상감시정찰 및 자율운항 임무를 수행하기 위해 레이더, 라이다, 카메라 등과 같은 다양한 항법센서를 마스트에 장착하였으며, 특수임무를 수행하기 위한 더미건 장비를 선수부 갑판에 장착하였다. 악천후의 해상상태에서 주어진 임무를 성공적으로 수행하기 위해서는 갑판에 탑재된 구조물들에 대한 강성확보가 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 정하중, 횡하중 및 수직방향 운동에 따른 마스트 구조물의 강도해석 및 더미건 장비의 충격량에 대한 선체부의 강도해석을 시뮬레이션 및 실험을 통해 수행하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과에 따라 본 연구에서 설계된 마스트 구조물 및 더미건 장착부의 선체부는 충분한 강성을 확보하고 있음을 확인하였다.

반복 하중이 Full veneer crown의 유지력에 미치는 영향에 관한 연구 (THE EFFECT OF CYCLIC LOADING ON THE RETENTIVE STRENGTH OF FULL VENEER CROWNS)

  • 김기연;이선형;정헌영;양재호;허성주
    • 대한치과보철학회지
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    • 제38권5호
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    • pp.583-594
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    • 2000
  • Dislodgement of a crown or extension bridge and the loosening of a retainer of a bridge is a serious clinical problem in fixed restoration. Generally these problems are considered to be associated with deformation of the restoration. During biting, the restoration is subjected to complex forces and deforms considerably within the limit of its elasticity. Deformation of the restoration under the occlusal force induces excessive stress in the cement film, which then leads to the cement fracture. Such a fracture may eventually cause loss of the restoration. Because most of the past retention tests for full veneer crown were done without fatigue loading, they were not exactly simulating intraoral environment. And the purpose of this study was to evaluate the effect of cyclic cantilever loading on the retentive strength of full veneer crowns depending on different type of cements and taper of prepared abutment. Steel dies with $8^{\circ}\;or\;16^{\circ}$ convergence angle were fabricated through milling and crowns with the same method. These dies and crowns were divided into 8 groups. Group 1 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, without loading Group 2 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, with loading Group 3 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, without loading Group 4 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with zinc phosphate cement, with loading Group 5 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, without loading Group 6 : $16^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, with loading Group 7 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21 without loading Group 8 : $8^{\circ}$ taper die, cementation with Panavia 21, with loading After checking the fit of die and crown, the luting surface of dies and inner surface of crowns were air-abraded for 10 seconds. The crowns were cemented to the dies, with cements mixed according to the manufacturer's recommendations. A static load of 5kg was then applied for 10 minutes with static loading device. Twenty-four hours later, group 1, 3, 5, 7 were only thermocycled, group 2, 4, 6, 8 were subjected to cyclic loading after thermocycling. Retentive tests were performed on the Instron machine. From the finding of this study, the following conclusions were obtained 1. Panavia 21 showed significantly higher retentive strength than zinc phosphate cement for all groups (p<0.05). 2. There was a significant difference in the retentive strength between $8^{\circ}\;and\;16^{\circ}$ taper for zinc phosphate cement(p<0.05), but no significant difference for Panavia 21 (p>0.05). 3. Cyclic loading significantly decreased the retentive strength for all groups(p<0.05). 4. For zinc phosphate cement, there was 35% reduction of the retentive strength after loading in the $16^{\circ}$ taper die, 25% in the $8^{\circ}$ taper die, and for Panavia 21, 21% in the $16^{\circ}$ taper die, 18% in the $8^{\circ}$ taper die.

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