• 제목/요약/키워드: Thermal Fatigue

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유체 구조 상호작용 문제를 가진 다공성 촉매 담체에서 실동경계조건의 역문제 해석을 위한 최적화 기법 (Optimization Techniques for the Inverse Analysis of Service Boundary Conditions in a Porous Catalyst Substrate with Fluid-Structure Interaction Problems)

  • 백석흠;조석수;김현수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권10호
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    • pp.1161-1170
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    • 2011
  • 이 논문은 촉매 담체에서 열유동 및 구조해석의 실동경계조건에 대한 역문제 해법을 나타낸다. 촉매 담체의 배기가스 정화효율은 열유동 매개변수와 촉매 성분 등에 영향을 받고 열유동 균일도에 의해 평가된다. 역문제의 정식화-열유동 매개변수(입구 온도, 속도, 반응열, 대류열전달계수)를 얻고-와 직접 문제-주어진 출구 온도 분포로부터 평가-를 설명하였다. 실험계획법과 반응표면 최적화 기법은 제안된 역문제 해결을 위해 이용하였다. 촉매 담체의 온도 분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동해석에 의해 얻었다. 열응력과 내구성 평가는 이 온도 분포에 기반해서 수행하였다. 역문제 접근 방법의 유효성과 정확성은 반응표면모델과 측정된 실차 시험과 좋은 일치를 달성함으로써 설명하였다.

저온 상변화 물질 함침 경량골재를 이용한 나노 개질 융설 콘크리트 개발 (Development of Nanomodified Snow-Melting Concrete Using Low-Temperature Phase-Change Material Impregnated Lightweight Aggregate)

  • 경주현;김선미;허종완
    • 대한토목학회논문집
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    • 제42권6호
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    • pp.787-792
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    • 2022
  • 겨울철 제설염의 사용은 콘크리트의 미세조직을 손상시기게 되고 이는 내구성을 감소시켜 콘크리트의 수명 단축으로 이어진다. 이러한 단점을 개선하기 위해 상변화물질(Phase Change Material, PCM)의 잠열을 콘크리트에 적용함으로써 손상을 완화하고 제설염의 수요를 감소시킬 수 있는 융설 PCM 함침 경량골재(Phase Change Material Impregnated Light Weight Aggregate, PCM-LWA) 콘크리트를 개발하고자 한다. 콘크리트를 제작할 때, PCM을 함침하고 캡슐화한 팽창점토(Expanded Clay)는 일반골재의 50 %를 대체하여 사용되었으며, 열적 성능을 향상시키기 위해 사용된 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nano Tube, MWCNT)는 바인더 중량 대비 0.10 %, 0.15 % 및 0.20 %의 비율로 첨가되었다. PCM-LWA를 적용한 시편들의 압축강도 시험 결과 약 54 %의 강도 감소를 보였지만 MWCNT의 첨가를 통하여 PCM-LWA 콘크리트의 열적 성능을 크게 향상시켰다. 열 사이클링 시험에서 모든 시편은 15℃ ~ -5℃의 온도에서 시험하였다. 주변 온도가 0℃ 미만으로 내려갈 때, 다른 시편들의 내부 온도는 0℃ 미만으로 내려가거나 조금 웃도는 경향을 보였지만, CNT를 0.10 % 첨가한 시편의 내부 온도는 2℃로 유의미한 차이를 보였다. 0.15CNT와 0.20CNT의 경우 CNT의 함유로 인하여 과냉각이 발생하였고 열효율이 떨어지게 되어 시편 내부의 온도가 0℃ 이하로 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 융설 시험에서 열 사이클링 시험의 결과와 유사하게 50PCM-LWA와 0.10CNT는 얼음을 녹이는 데에 가장 뛰어난 성능을 보였지만 시간이 흐름에 따라 열전도율이 높은 0.10CNT 시편이 가장 우수한 성능을 보였다.

풍력발전용 복합소재 블레이드의 적외선 열화상 검사를 이용한 신뢰성 검증 (A Study on Reliability Validation by Infrared Thermography of Composite Material Blade for Wind Turbine Generator)

  • 강병권;남문호;임익성
    • 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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    • 제14권3호
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    • pp.176-181
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    • 2014
  • In these days, new and renewable energy is getting popular around globe and wind power generator is one of the renewable energy. In this study, we conducted a study on defect detection of composite material blade for wind power generator by applying active infrared thermography and produced a defect test piece by applying composite material used for blade of wind power generator. An infrared thermal camera and 2 kW halogen lamp are used for the purpose of research as equipments. Also, we analyzed temperature characteristic by using infrared thermal camera after checking a heat source on a test piece and found effectiveness of infrared thermography to blade of wind power generator by detecting defects resulting from temperature difference of a test piece, which eventually improve the safety and reliability of the composite material blade.

플립 칩 BGA에서 2차 레벨 솔더접합부의 신뢰성 향상 (The Improvement of 2nd Level Solder Joint Reliability fur Flip Chip Ball Grid Array)

  • 김경섭;이석;장의구
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제20권2호
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    • pp.90-94
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    • 2002
  • FC-BGA has advantages over other interconnection methods including high I/O counts, better electrical performance, high throughput, and low profile. But, FC-BGA has a lot of reliability issues. The 2nd level solder joint reliability of the FC-BGA with large chip on laminate substrate was studied in this paper. The purpose of this study is to discuss solder joint failures of 2nd level thermal cycling test. This work has been done to understand the influence of the structure of package, the properties of underfill, the properties and thickness of bismaleimide tiazine substrate and the temperature range of thermal cycling on 2nd level solder joint reliability. The increase of bismaleimide tiazine substrate thickness applied to low modulus underfill was improve of solder joint reliability. The resistance of solder ball fatigue was increased solder ball size in the solder joints of FC-BGA.

유한요소 시뮬레이션을 통한 지역난방열배관 특성 평가 및 강화이형관의 제안 (Design Validation and Improvement of District Heating Pipe Using FE Simulation)

  • 김주용;김호범;고현일;안영모;조종두
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제33권4호
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    • pp.337-345
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    • 2009
  • This paper investigates the reliability of district heating pipes at thermo-elastic fatigue loading. District heating pipes, subjected to $120^{\circ}C$ and $16kg_f/cm^2$ due to water distributing service through inside the pipes, should endure long term cyclic thermal-mechanical loadings. The heating pipes are the co-centric tubes of steel pipe, poly urethane(PUR) insulator, and high density poly ethylene(HDPE) case. On installation, foam pad is externally wrapped for accommodating stress reduction near the bend sections of pipes. However, there have been frequent reports on the failures of bend sections in the middle of long term service. This study scrutinizes the observed failures near the bend sections through applying the finite element methods. Specially in this study, heating pipes are studied on the influence of foam padding on failures and proposed new designs for reinforced bend without foam pad.

열간 압연용 고속도강 롤의 고온 특성 (High Temperature Properties of the High Speed Steel Roll of Hot Finishing Mill)

  • 김태우;최진원;김동규
    • 한국주조공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.124-131
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    • 1996
  • High temperature properties such as hot hardness and thermal fatigue resistance of high speed steel roll of hot finishing mill have been investigated. Two kinds of roll having compositions, Fe-1.75%C-5.9%Cr-1.74%Mo-4.94%V-2.03%W(A specimen) and Fe-2.27%C-8.86%Cr-2.91%Mo-3.92%V-1.86%W(B specimen)were prepared for investigating the microstructure and crack propagation mode. A specimen has greater amounts of $M_7C_3$ type carbides and less amounts of MC type carbides in comparison with B specimen. Hot hardness showed sudden decrease over $400^{\circ}C$, resulting in the hardness decrease of 50% at the temperature of $600^{\circ}C$, and showed little variation with time at $500^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$. Thermal crack was developed at $550^{\circ}C$ in A specimen and $600^{\circ}C$ in B specimen.

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내산화 및 열차폐 코팅처리 가스터빈 블레이드의 균열거동 (Crack Initiation and Propagation at the Gas Turbine Blade with Antioxidation and Thermal Barrier Coating)

  • 강명수;김준성
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권12호
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    • pp.99-106
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    • 2010
  • Gas turbines operation for power generation increased rapidly since 1990 due to the high efficiency in combined cycle, relatively low construction cost and low emission. But the operation and maintenance cost for gas turbine is high because the expensive superalloy hot gas path parts should be repaired and replaced periodically This study analyzed the initiation and propagation of the crack at the gas turbine blades which are coated with MCrAIY as a bond coat and TBC as a top coat. The sample blades had been serviced at the actual gas turbines for power generation. Total 7 sets of blades were analyzed and they have different EOH(equivalent operation hour). Blades were sectioned and the cracking distribution were measured and analyzed utilizing SEM(scanning electron microscope) and optical microscope. The blades which had 52,000 EOH of operation had cracks at the substrate and the maximum depth was 0.2 mm. Most of the cracks initiated at the boundary layer between TBC and bond coat and propagated down to the bond coat. Once bond coat is cracked, the base metal is exposed to the oxidation condition and undergoes notch effect. Under this environment, the crack branched at the inter-diffusion layer and propagated to the substrate. Critical cracks affecting the blade life were analyzed as those on suction side and platform.

CRM아스팔트의 바인더특성 분석 (Mechanical characteristics of CRM asphalt)

  • 이경하
    • 한국도로학회논문집
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    • 제2권1호
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    • pp.123-133
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    • 2000
  • 폐타이어를 분쇄한 고무분말로써 습식방법에 의해 제조된 CRM아스팔트 혼합물은 일반 아스팔트 혼합물에 비해 온도균열. 피로균열 및 소성변형에 대한 저항성이 증진되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 국내에서 생성된 폐타이어 고무분말과 아스팔트(AP-3, AP-5)를 사용하여 제조된 CRM 아스팔트 바인더의 물리적 특성 및 CRM아스팔트 혼합물의 역학적 특성을 비교하였다. 시험결과, CRM 아스팔트 바인더는 일반 아스팔트보다 물리적 특성이 증진되었다. DSR을 사용한 아스팔트 바인더의 고온 특성시험결과, CRM아스팔트는 고온에서 내유동성이 증가되는 것으로 기대되며 노화가 감소되는 것으로 나타났고, 저온 역학적 특성시험결과에서는 CRM아스팔트는 저온균열에 대한 저항성이 증가될 것으로 기대된다.

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온도 변화에 지배되는 LLCC Solder접합부에서 균열이 일어난 계면에 대한 불순물 편석 (IMPURITY SEGREGATION ON CRACKED GRAIN BOUNDARIES IN LLCC SOLDER JOINTS DURING THERMAL CYCLING)

  • 이성민
    • 한국재료학회지
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    • 제4권3호
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    • pp.329-333
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    • 1994
  • 1시간 주기로 -$35^{\circ}C$에서 +$125^{\circ}C$까지의 온도 변화에 지배되는 Leadless Ceranic Chip Carriers(LLCC'S)의 Solder접합부에서 균열이 계면을 따라 일어났다. 이런 균열이 계면을 취약하게 하는 어떤 불순물에 의한 것이 아닌지를 Scanning Auger Microprobe(SAM)을 이용해 조사했다. 그 결과 계면을 따라 일어나는 균열이 계면의 산화에 의해 일어날 수 있다는 것이 발견되었고, 그에 따라 산화에 취약해진 계면을 따라 일어나는 이런 종류의 피로 파괴현상에 대한 모델을 제시했다.

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LPPS용사법과 HVOF 용사법으로 제조된 CoNiCrAlY 코팅의 고온물성에 관한 연구 (A study on the high temperature properties of CoNiCrAlY coating fabricated by HVOF and LPPS process)

  • 강현욱;권현옥;송요승
    • 한국표면공학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.161-168
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    • 2001
  • A Thermal Barrier Coating (TBC) can play an important role in protecting parts from harmful environments at high temperatures such as oxidation, corrosion, and wear in order to improve the efficiency of aircraft engines by lowering the surface temperature of the turbine blade. The TBC can increase the life span of the product and improve the operating properties. Therefore, in this study the mechanical and thermal properties of the TBC such as oxidation, fatigue and shock at high temperatures were evaluated. A samples of a bond coat (CoNiCrAlY) produced by the High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) and Low Pressure Plasma Spray (LPPS) method were used. The thickness of the HVOF coating layer was approximately $450\mu\textrm{m}$ to 500$\mu\textrm{m}$ and the hardness number of the coating layer was between 350Hv and 400Hv. The thickness of the LPPS coating was about 350$\mu\textrm{m}$ to 400$\mu\textrm{m}$ and the hardness number of the coating was about 370Hv to 420Hv. The X-ray diffraction analysis showed that CoNiCrAlY coating layer of the HVOF and LPPS was composed of the $\beta$and ${\gamma}$phase. After the high temperature oxidation test, the oxide scale with about l0$\mu\textrm{m}$ to 20$\mu\textrm{m}$ thickness appeared at the coating surface on the Al-depleted zone was observed under the oxide scale layer.

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