• 한국기계가공학회지
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• 제19권10호
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• pp.52-58
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• 2020

Bellows are corrugated mechanical elements used to absorb displacements or vibrations caused by temperature changes, pressure, earthquakes, waves, etc., which are welded to flanges or directly connected to pipes. Expansion joint bellows must not only be designed to sufficiently withstand the internal pressure of the pipes but also accommodate axial, transverse, and rotational deformations to minimize the transfer of forces to the sensitive components of the system. Bellows have various types of corrugations, but U-type bellows are most commonly used in general piping systems. In this study, the behavior of U-shaped one-, two-, and three-ply bellows with the same inner diameter under pressure and forced displacement was analyzed using the finite element method. The results were compared with the design formula in the Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA)'s code. Manufacturer data were used for the applied pressure and force displacement. The behavioral characteristics of the three cases were compared via structural analysis because the stress levels will be different for each model, even if they have the same inner diameter. Since the analytical model has an axisymmetric shape but displacement occurs in the transverse direction, the finite element model was composed of 1/2 of the whole model, and ANSYS Workbench 17.2 was employed for the analysis.

• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.63-77
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• 1990

자동차운반선(自動車運搬船)에 있어서 주기관(主機關), 프로펠러, 파랑(波浪) 등의 기진력은 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 매우 예민한 동적거동(動的擧動)을 유발시키고 있다. 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 대해서 자유진동(自由振動) 및 동적응답(動的應答)의 포괄적 해석(解析)뿐 아니라 설계변경(設計變更) 또는 진동특성(振動特性)의 최적화(最適化)를 위해 재해석(再解析)이 요구되는 경우가 많음으로 부분계(部分系)의 진동특성(振動特性)을 합성(合成)하는 방법(方法)이 추구되고 있다. 이와 같은 방법은 재해석(再解析)시 변경(變更)된 부가계(附加系)의 진동특성(振動特性)만 재계산(再計算)하고 나머지 부분계(部分系)에 대한 것들은 그대로 다시 이용할 수 있어 매우 효율적이다. 갑판-차량연성계(甲板-車輛聯成系)에 대해 갑판(甲板)은 직사각형보강판(直四角形補剛板), 필러는 지지(支持)스프링, 거어더 또는 웨브는 Euler보, 적재차량(積載車輛)은 2점지지(點支持) damped spring-mass system으로 간주하고 receptance방법에 의해 복합적(複合的) 구조계(構造系)의 자유진동(自由振動)을 해석(解析)하는 방법(方法) 및 두가지 효율적 계산운용방법(計算運用方法)을 제시하고, 또 receptance개념에 준하는 support displacement transfer ratio를 정의하고 이를 이용해서 갑판주연(甲板周緣)의 변위기진(變位起振)에 대한 동적응답(動的應答)을 해석(解析)하는 방법(方法)을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 방법의 정도(精度) 및 계산효율(計算效率)의 탁월성은 일련의 수치계산예(數値計算例) 및 실험(實驗)에 의해 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.579-589
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• 2015

본 연구의 목적은 수직으로 강제 진동하는 소수성 표면 위에 놓인 액적의 유동 및 증발 특성을 이해하는 것이다. 액적의 공진주파수를 예측하기 위해서 Lamb과 Strani and Sabetta의 이론적 고유진동수식을 이용하였고, 실험값과 비교하여 보다 근접한 고유진동수 식에 대해 타당성을 검증하였다. 액적의 형상 및 내부 유동을 가시화하기 위해 초고속카메라, 초접사렌즈 그리고 연속광을 사용하여 진동하는 소수성 표면 위 액적의 유동 및 증발 특성을 확인하였다. 그 결과 각각의 모드에서 액적은 다양한 형상을 가졌으며, 각각의 액적 내부에서 복잡한 와류가 관찰되었다. 일반적으로, 유동흐름이 대칭축을 따라 위로 상승하여 액적상단에서 표면을 따라 접촉선부근으로 이동하였고, 2차, 4차 모드는 분기형, 6차, 8차 모드는 큰 타원형의 유동패턴을 갖는 것을 확인하였다. 여러 가지 모드 중 4차 모드에서 가장 빠른 유동속도를 가졌으며, 다음은 8, 6, 2차 모드 순서였다. 네 가지 진동 모드에서의 증발률은 4, 8, 6, 2차 모드 순서로 빨랐으며, 각각의 공진에서는 그 주위 주파수 영역보다 빠른 증발률을 보였다. 마지막으로 진동을 이용한 액적의 증발은 4차 모드에서 진행되어야 보다 효율적인 진동 증발을 유도할 수 있다.