• 한국정밀공학회지
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• 제15권9호
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• pp.25-32
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• 1998

The forced cooling system is designed to shorten the overhaul time of steam turbine, which is important in view of economic concern of utility companies, Forced cooling of the hot turbine is achieved by suction of air flow into the turbine after the turbine shuts down. The heat transfer process by suction of air flow can cause thermal stress due to the thermal gradients. In this paper, the analysis of heat transfer is performed to calculate the air flow rate. Based on the prediction of cyclic fatigue damage and the experience, the cooling equipment is designed for shortening the cooling time of steam turbine.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.103-111
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• 2017

본 연구에서는 전동차의 전력 변환 장치로 많이 사용되고 있는 고전압 대전류용(3,300 V/1200 A급) insulated gate bipolar transistor(IGBT) 모듈에 대하여 열 사이클 조건하에서의 열-기계적 응력해석 및 피로수명해석을 수행하였다. 특히 최근 고전압 IGBT용으로 개발되고 있는 구리(copper) 와이어, 리본(ribbon) 와이어를 사용하였을 경우의 응력 및 피로수명을 기존의 알루미늄 와이어와 비교하여 분석하였다. 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에 응력이 3배 이상 많이 발생하였다. 리본 와이어의 경우 원형 와이어 보다 응력이 더 크게 발생하며, 구리 리본 와이어의 응력이 제일 높았다. 칩과 direct bond copper(DBC)를 접합하고 있는 칩 솔더부의 피로해석을 수행한 결과, 솔더의 크랙은 주로 솔더의 모서리에서 발생하였다. 원형 와이어를 사용할 경우 솔더의 크랙은 약 35,000 사이클에서 발생하기 시작하였으며, 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에서의 크랙의 발생 면적이 더 컸다. 반면 리본 와이어를 사용하였을 경우 크랙의 면적은 원형 와이어를 사용하였을 경우보다 적음을 알 수 있다. DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 경우 크랙의 성장 속도는 와이어의 재질이나 형태에 관계없이 비슷하였다. 그러나 칩 솔더에 비하여 크랙의 발생이 일찍 시작하며, 40,000 사이클이 되면 전체 솔더의 반 이상이 파괴됨을 알 수 있었다. 따라서 칩 솔더 보다는 DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 신뢰성이 더 큰 문제가 될 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권5호
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• pp.135-141
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• 2009

The bearing clearance is influenced by shrink fit and thermal expansion during operation. The designer must take into account the reduction of clearance after installation to the interference fits, and thermal expansion must be considered. The purpose of this study is to grasp the internal clearance variation and behavior of a bearing which is a deep connected with fatigue life of bearing and performance of spindle through FEM(Finite Element Method). Finite element analysis is performed by using commercial code ANSYS according to variation of thermal condition and rotational speeds. This paper presents correct negative internal clearance according to temperature during operation. Furthermore, interrelation between thermal expansion and contraction are presented to maintain adequate contact force for three type of spindle system (HSK-A60, HSK-40E, HSK-32E). The influence of the centrifugal force and Internal clearance variation of bearing is studied to operating rotational speed.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권2호
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• pp.23-31
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• 2015

Stainless steel is used in automobile muffler and exhaust systems. However, in comparison with other steels it has a high thermal expansion rate and low thermal conductivity, and undergoes excessive thermal deformation after welding. To address this problem, we evaluated the use of arc brazing in place of welding for the processing of an exhaust system, and investigated the parameters that affect the joint characteristics. Muffler parts STS439 and hot-dipped Al coated steel were used as test specimens, and CuAl brazing wire was used as the filler metal for the cold metal transfer (CMT) welding machine, which is a low heat input arc welder. In addition, a Box-Behnken design of experiment was used, which is a response surface methodology. The main process parameters (current, speed, and torch angle) were used to determine the appropriate welding quality and the mechanical properties of the brazing part was evaluated at the optimal welding condition. The optimal processing condition for arc brazing was 135A current, 51cm/min speed and $74^{\circ}$ torch angle. The process was applied to an actual exhaust system muffler and the prototype was validated by thermal fatigue, thermal shock, and endurance limit tests.

• 한국생산제조학회지
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• 제24권5호
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• pp.535-540
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• 2015

We propose an enhanced Green's function approach to predict thermal stresses by considering temperature-dependent material properties. We introduce three correction factors for the maximum stress, the time taken to reach maximum stress, and the time required to attain steady state based on the Green's function results for each temperature. The proposed approach considers temperature-dependent material properties using correction factors, which are defined as polynomial expressions with respect to temperatures based on Green's functions, that we obtain from finite-element (FE) analyses at each temperature. We verify the proposed approach by performing detailed FE analyses on thermal transients. The Green's functions predicted by the proposed approach are in good agreement with those obtained from FE analyses for all temperatures. Moreover, the thermal stresses predicted using the proposed approach are also in good agreement with the FE results, and the proposed approach provides better predictions than the conventional Green's function approach using constant, time-independent material properties.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.651-657
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• 2010

180 bar 이상의 최대 폭발압과 높은 열부하를 가진 박용 디젤엔진의 분리형 피스톤은 크라운과 스커트를 각각 고강도 합금강과 연성주철을 사용한다. 피스톤의 피로설계를 위해서는 작용 하중, 표면조도 뿐만 아니라 온도영향에 의한 강도 저하를 고려해야 하며, 실린더 내부의 폭발력이 크라운을 거쳐 스커트에 전달되는 하중의 분율도 고려되어야 한다. 본 연구에서는 노치부의 피로강도 증분을 응력구배방법을 사용하여 고려하였으며, 열전달해석과 그에 따른 온도영향을 고려하였다. 하중 분율과 접촉압력은 공차해석을 통해 최적화하였으며, 프로타입 엔진에 대한 실차 시험을 통해 냉각 및 내구설계를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.913-919
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• 2013

본 연구에서는 마그네슘 합금 AZ31을 적용한 배터리 팩 케이스를 개발하여 자체 진동 및 외부 충격으로부터 배터리를 보호하도록 하며, 기존 스틸 소재 대비 50% 이상 경량화하여 친환경 기술개발을 목적으로 한다. 또한, 제품의 복잡한 형상 및 마그네슘 소재의 특성으로 제품을 성형하기에는 힘든 측면이 많으므로 이를 해결하기 위해 마그네슘 합금소재의 온도별 최적성형조건을 제시하고자 한다. 즉 AZ31의 성형방법에 따라 상온, $230^{\circ}C$, $250^{\circ}C$ 및 $270^{\circ}C$의 4가지 조건하의 시험편으로 인장시험, 경도시험, 부식시험 및 피로시험 등을 실시하여 기계적 특성을 정량적으로 분석하였고, 또 FEM해석을 통하여 자동차 부품 배터리 팩 케이스 개발에 적용토록 하였다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제45권6호
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• pp.368-379
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• 2012

Background: Bioprostheses for cardiovascular surgery have limitations in their use following as calicification. ${\alpha}$-galactosidase epitope is known as a stimulant of immune response and then shows a progressing calcification. The objective of this study was to evaluate histologic characteristics and mechanical properties of decellularization and treated with ${\alpha}$-galactosidase. Materials and Methods: Bovine pericardial tissues were allocated into three groups: fixation only with glutaraldehyde, decellularization with sodium dodesyl sulfate and decellularization plus treatment with ${\alpha}$-galactosidase. We confirmed immunohistological characteristics and mechanical properties as fatigue test, permeability test, compliance test, tensile strength (strain) test and thermal stability test. Results: Decellularization and elimination of ${\alpha}$-gal were confirmed through immunohistologic findings. Decellularization had decreased mechanical properties compared to fixation only group in permeability (before fatigue test p=0.02, after fatigue test p=0.034), compliance (after fatigue test p=0.041), and tensile strength test (p=0.00). The group of decellularization plus treatment with ${\alpha}$-galactosidase had less desirable mechanical properties than the group of decellularization in concerns of permeability (before fatigue test p=0.043) and strain test (p=0.001). Conclusion: Favorable decellularization and elimination of ${\alpha}$-gal were obtained in this study through immunohistologic findings. However, those treatment including decellularization and elimination of ${\alpha}$-gal implied the decreased mechanical properties in specific ways. We need more study to complete appropriate bioprosthesis with decellularization and elimination of ${\alpha}$-gal including favorable mechanical properties too.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.18-21
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• 2009

높은 열하중하에 있는 부품의 수명은 일반적으로 다른 부품에 비해 짧은 수명을 가지고 있다. 액체 로켓의 터보펌프 터빈은 작동시간 동안 높은 회전속도로 인한 높은 원심력과 높은 온도와 같은 환경하에서 작동된다. 이와 같은 환경은 터보펌프 터빈의 저주기 피로를 야기한다. 우선 열응력을 해석하기 위해 ABAQUS/CAE가 사용되었으며 탄성변형률과 소성변형률을 고려하기 위해 Coffin-Manson 방정식을 사용하였다. 평균응력의 변화를 고려하기 위해 S.W.T법을 사용하였으며, 열응력해석 결과로 얻어진 변형률 이력을 이용하여 터보펌프 터빈의 취약지점에 저주기피로해석을 수행하였다. 본 연구에서는 저주기 수명을 해석하기 위해 변형룰 수명 방법이 적용되었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제24권1호
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• pp.1-11
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• 2021

Thermal protection system structures such as double-panel structures are used on the skin of the fuselage and wings to prevent the transfer of high heat into the interior of an high supersonic/hypersonic aircraft. The thin-walled double-panel skin can be exposed to acoustic loads by high power engine noise and jet flow noise, which can cause sonic fatigue damage. In order to predict the fatigue life of the skin, the octave bandwidth SPL should be calculated as narrow bandwidth PSD or acoustic load history using interpolation method. In this paper, a method of converting the octave bandwidth SPL acoustic load into a narrow bandwidth PSD and reconstructed acoustic load history was investigated. The octave bandwidth SPL was converted to the narrow bandwidth PSD using various interpolation methods such as flat, log and linear scale, and the probabilistic characteristics and fatigue damage results were compared. It was found that average error of fatigue damage index by the log scale interpolation method was relatively small among three methods.