• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.789-798
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• 2013

형식인증시험을 통해 획득된 풍력발전기의 기계적 하중 데이터를 분석하기 위한 관련 프로그램 개발과 절차가 수행되었다. IEC 61400-13 규격을 기반으로 하는 측정 데이터에 대한 검증, 하중유형에 따른 분류, 시계열 및 통계 데이터 분석, 파워 스펙트럼 밀도함수 및 피로하중 스펙트럼 계산, 등가하중 계산 등의 절차가 본 프로그램을 통해 수행되었다. 수집된 데이터들이 피로하중을 산정하기에 충분한가를 판단하기 위해 정상전력생산의 경우에 대한 수집행렬을 구성하였다. 50 개의 하중 범위 분할 개수를 사용하는 우수집계법을 통해 피로하중 스펙트럼이 얻어지며, 사용된 재료에 따라 다르게 S-N 선도의 기울기를 적용하여 최종적으로 등가하중을 산출하였다. 모노파일 하부구조를 가지는 NREL 5MW 풍력발전기의 공탄성 시뮬레이션 데이터에 이용하여 위의 전반적인 절차를 수행하였다.

• 에너지공학
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• 제29권3호
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• pp.7-17
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• 2020

배열회수보일러는 가스터빈의 고온의 배기가스 에너지를 이용하여 증기를 발생시키는데 고속의 배기 가스에 의해 유체유발진동이 발생하여 다수의 구조물 파손이 발생한다. 구조물의 파손을 예측하기 위한 피로수명 평가는 유체유발 진동으로 발생하는 진동분석을 통해 PSD(Power Spectral Density)을 도출해야 하지만, 가스터빈의 배기가스 유동 형태가 매우 빠르고 복잡하여 발생되는 진동을 이론, 실험적으로 도출되는 것은 매우 어렵다. 하지만 LES(Large Eddy Simulation) 적용을 통해 구조물의 위치에 따라 진동 특성을 파악할 수 있는 방법을 정립하였고, 이러한 진동 특성을 구조 해석에 적용하면 구조물 피로수명 평가에 활용할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권5호
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• pp.643-660
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• 2013

In the present work, the capacity ratings of steel truss bridges have been carried out incorporating dynamic effect of moving vehicles and its accumulating effect as fatigue. Further, corrosion in the steel members has been taken into account to examine the rating factor. Dynamic effect has been considered in the rating procedure making use of impact factors obtained from simulation studies as well as from codal guidelines. A steel truss bridge has been considered to illustrate the approach. Two levels of capacity ratings- the upper load level capacity rating (called operating rating) and the lower load level capacity rating (called inventory rating) were found out using Load and Resistance Factor Design (LRFD) method and a proposal has been made which incorporates fatigue in the rating formula. Random nature of corrosion on the steel member has been taken into account in the rating by considering reduced member strength. Partial safety factor for each truss member has been obtained from the fatigue reliability index considering random variables on the fatigue parameters, traffic growth rate and accumulated number of stress cycle using appropriate probability density function. The bridge has been modeled using Finite Element software. Regressions of rating factor versus vehicle gross weight have been obtained. Results show that rating factor decreases when the impact factor other than those in the codal provisions are considered. The consideration of fatigue and member corrosion gives a lower value of rating factor compared to those when both the effects are ignored. In addition to this, the study reveals that rating factor decreases when the vehicle gross weight is increased.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1085-1090
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• 2011

철도차량의 안전성을 확보하기위해서는 견인성능 및 속도의 변동성을 고려하여 감속기의 피로해석에 관한 연구를 수행하는 것이 중요하다. 본 논문은 고속철도차량 감속기 기어의 변동하중하에서 피로파괴에 대하여 준정적 유한요소해석과 선형 Miner's Rule에 의한 내구성해석을 수행하였다. 해석을 위한 변동하중이력은 열차견인성능곡선과 상업운전조건에서 운전선도를 기초로 MSC.ADAMS의 동역학 해석에 의하여 구축하였다. 또한 감속기 피로수명은 기어표면의 침탄부 효과를 고려한 유한요소모델을 사용하여 변형률-수명접근법에 의하여 예측하였다. 해석결과로부터 급출발에 의한 빈번한 높은 기동토크와 정차역수의 증가는 철도차량 감속기 기어수명을 감소시킴을 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.1-12
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• 2007

본 연구에서는 강교 부재를 대상으로 시간에 따른 부식과 교통량(트럭통행량)의 변화 영향을 반영한 피로 취약도 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 통해 부식과 교통량 변화를 고려할 수 있는 피로에 대한 한계상태함수를 설정하였다. 부식의 영향은 평균부식깊이와 피로강도감소계수와의 관계를 이용하여 한계상태함수에서 피로저항의 감소로써 반영되었다. 트럭통행량의 변화는 세 가지 대표적인 변화양상을 설정하여 기간별로 실제 변화에 맞게 모델링함으로써 한계상태함수에서 하중의 증가로 반영되었다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 신뢰성 해석을 수행하도록 하였으며, 이를 바탕으로 시간이력 피로 취약도 곡선을 도출하였다. 검증예제와 실제 국내 강교에 적용하여 제안된 피로 취약도 평가방법을 검증하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권6호
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• pp.6-12
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• 2015

Thermal fatigue life of the automobile exhaust manifold is directly affected by the restraint force according to the structure of exhaust system and bead shape of the welded joints. In the present study, the microstructural changes and precipitation behavior during thermal fatigue cycle of the 18wt% Cr ferritic stainless steel weld heat affected zone (HAZ) considering restraint stress were investigated. The simulation of weld HAZ and thermal fatigue test were carried out using a metal thermal cycle simulator under complete constraint force in the static jig. The change of the restraint stress on the weld HAZ was simulated by changing the shape of notch in the specimen considering the stress concentration factor. Thermal fatigue properties of the weld HAZ were deteriorated during cyclic heating and cooling in the temperature range of $200^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ due to the decrease of Nb content in solid solution and coarsening of MX type precipitates, laves phase, $M_6C$ with coarsening of grain and softening of the matrix. As the restraint stress on the specimen increased, the thermal fatigue life was decreased by dynamic precipitation and rapid coarsening of the precipitates.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.427-431
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• 2007

본 연구를 통하여 피로를 받는 자동차 섀시 부분인 암에 대한 안전성과 내구성을 예측할 수 있다. 하중의 변화는 하중의 진폭을 평균 하중으로 나눈 값으로서 하중의 변화가 0.5부터 0.75에서는 급격하게 피로 수명이 감소되나 0.75이상부터 1.5까지는 그 수명이 완만하게 변화된다. 이러한 결과들에 의하여 하중의 변화에 대한 피로 수명의 영향을 예측할 수 있다. 또한 집중 하중을 받는 로드 엔드의 연결 부분에서 최대의 손상값인 2.2를 보이고 있어 이 연결 부분에서 파단의 가능성이 가장 큼을 보이고 있다. 또한 이 부분에서는 $-6.93{\times}10^{-3}$의 압축 변형율로서 최대의 압축 응력이 349 Mpa이 되어 압축으로 인하여 파단 될 가능성이 큼을 알 수 있다.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제17권4호
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• pp.280-288
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• 2017

Purpose: PBA buried in underwater requires high reliability because of its mission critical characteristic and harsh operational environment during its life cycle. Therefore, various reliability improvement activities are necessary. The defect on PBA manufacturing process have been studied, as a result, many activities and standards have been presented. However, there are less studies regarding failure pattern on physical features based on design. In this paper, we studied a possible failure patten based on physical features that is related with manufacturing process of PBA. And reliability improvement design based on PoF (Physical of Failure) were intruduced in this paper. Methods: A reliability prediction simulation were performed on the components A and B of the H system using Sherlock Software which is a PoF commercial tool from DFR solution. Solder fatigue and PTH fatigue analysis based on thermal cycling profiles and random vibration was analyzed on three earthquake response spectrum. Result: It was validated that life time and reliability improvement design through solder fatigue and PTH fatigue analysis in case of component. For compoenet B, random vibration fatigue was additionally analyzed and validated reliability for earthquakes profile. Conclusion: In design stage prior to manufacturing, PoF can be analyzed, and it is possible to make a reliability improvement/validated design using design data. This study can be applied in every design step and contribute to make more stable development product.

• Steel and Composite Structures
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• 제14권1호
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• pp.57-71
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• 2013

The prediction of the low cycle fatigue (LCF) life of beam-column connections requires an LCF model that is developed using specific geometric information. The beam-column connection has several geometric variables, and changes in these variables must be taken into account to ensure sufficient robustness of the design. Previous research has verified that the finite element model (FEM) can be used to simulate LCF behavior at the end plate moment connection (EPMC). Three critical parameters, i.e., end plate thickness, beam flange thickness, and bolt distance, have been selected for this study to determine the geometric effects on LCF behavior. Seven FEMs for different geometries have been developed using these three critical parameters. The finite element analysis results have led to the development of a modified LCF model for the critical parameter groups.