• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.293-300
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• 2006

A liquid metal reactor (LMR) operated at high temperatures is subjected to both cyclic mechanical loading and thermal loading; thus, creep-fatigue is a major concern to be addressed with regard to maintaining structural integrity. The Korea Advanced Liquid Metal Reactor (KALIMER), which has a normal operating temperature of $545^{\circ}C$ and a total service life time of 60 years, is composed of various cylindrical structures, such as the reactor vessel and the reactor baffle. This study focuses on the creepfatigue crack initiation for a cylindrical Y-junction structure made of 316 stainless steel (SS), which is subjected to cyclic axial tensile loading and thermal loading at a high-temperature hold time of $545^{\circ}C$. The evaluation of the considered creep-fatigue crack initiation was carried out utilizing the ${\sigma}_d$ approach of the RCC-MR A16 guide, which is the high-temperature defect assessment procedure. This procedure is based on the total accumulated strain during the service time. To confirm the evaluated result, a high-temperature creep-fatigue structural test was performed. The test model had a circumferential through wall defect at the center of the model. The defect front of the test model was investigated after the $100^{th}$ cycle of the testing by utilizing a metallurgical inspection technique with an optical microscope, after which the test result was compared with the evaluation result. This study shows how creep-fatigue crack initiation for a high-temperature structure can be predicted with conservatism per the RCC-MR A16 guide.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.323-329
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• 2014

화력발전소에서 발생되는 플라이애쉬는 콘크리트의 첨가재로 사용되는 것이 석탄회 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 이러한 석탄회는 최근 더 이상 매립이 불가능하여 콘크리트에 다량 첨가가 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 하이볼륨 플라이애쉬(High Volume Fly Ash: HVFA) 시멘트 콘크리트의 연구분야는 주로 재료적인 분야에 대해서만 수행되어지고 있는 실정이다. 그러나 하이볼륨 플라이애쉬 시멘트 콘크리트의 구조재료로의 적용을 위해서는 탄성계수, 응력-변형률 관계 및 구조 부재 거동 등에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위하여 이 논문에서는 플라이애쉬 치환율 0, 35 및 50%, 압축강도 20, 40 및 60 MPa 그리고 인장철근비 2수준을 실험변수로 하여 플라이애쉬 시멘트 철근콘크리트 보 18개를 제작하여 이들의 휨거동을 실험적으로 평가하였다. 실험결과에 의하면 플라이애쉬를 첨가하지 않은 일반 콘크리트(FA=0%)와 35, 50% 플라이애쉬 시멘트 콘크리트 부재의 휨거동은 크게 차이나지 않음을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-6
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• 2010

고압가스 압력용기의 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 본 연구에서 고려한 강재용기의 내압은 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$, 가스충전 최고압력 $18.6kg/cm^2$, 안전변 작동 최고압력 $24.5kg/cm^2$, 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$이다. FEM 해석결과에 의하면, 서비스 충전압력 $9kg/cm^2$와 충전최고압력 $18.6kg/cm^2$에 대한 강도안전성은 가스용기에 걸리는 응력이 강재의 항복강도 이내에 있기 때문에 안전한 것으로 나타났다. 그러나 수압시험압력 $34.5kg/cm^2$을 가하였을 때에 발생하는 응력은 항복강도를 충분히 넘어서기 때문에 불안전하지만, 인장강도 이내에 존재하기 때문에 아직은 안전하다. 수압시험압력을 용기에 자주 공급하면 용기는 소성변형에 의한 피로잔류응력이 특히 하단반구부에 축적되므로 파손될 수 있다. 계산결과에 의하면, 스커트 지역에 작용하는 집중하중은 하단반구부에 영향을 미치지 않지만, 용기에 서 가장 취약한 부분은 용기의 몸체와 스커트 사이에 위치한 하단반구부의 중간부분임을 알 수 있다. 따라서 하단반구부의 형상은 고압가스 저장용기 설계에서 중요한 요소라는 것을 보여주는 FEM 해석결과를 제공하고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.487-495
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• 2012

고속의 탄을 방호하기 위해 전통적으로 알루미늄 합금, RHA(Rolled Homogeneous Armour) 강과 같이 인장 및 압축 강도가 큰 금속이 주로 방탄재료로 사용되었다. 이런 전통적인 방탄재료는 우수한 방탄성능을 가지는 반면, 면 밀도가 커서 방탄 장갑의 무게를 증가시키는 요인이 된다. 때문에 작은 면 밀도를 가질 뿐만 아니라 큰 비강도를 가지는 마그네슘합금이 전통적인 방탄재료의 대체제로 평가받고 있다. 하지만 전통적인 방탄재료에 비해 마그네슘합금의 공간 효율이 떨어져 장갑의 두께 혹은 부피를 증가시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 마그네슘합금의 공간 효율의 개선을 위해 마그네슘합금 단일물질이 아닌 세라믹(Ceramic), 마그네슘합금(Mg alloy), 케블라(Kevlar)를 순서대로 적층한 하이브리드 장갑모델을 선정하였고, 9mm FMJ(Full Metal Jarket) 탄 위협에 대한 방탄해석을 통해 하이브리드 장갑이 방탄성능 척도인 면밀도를 감소시킬 뿐만 아니라 공간효율도 개선시킴을 보였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권8호
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• pp.80-87
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• 2008

This paper investigated into the impact characteristics of the stainless sheet with thickness of 0.7 mm on the stretching boundary condition through three-dimensional finite element analysis. High speed tensile tests were carried out to obtain strain-stress relationships with the effects of the strain rate. The FE analysis was performed by the ABAQUS explicit code. In order to improve an accuracy of the FE analysis, the hyper-elastic model and the damping factor were introduced. Through the comparison of the results of the FE analyses and those of the impact tests, a proper FE model was obtained. The results of the FE analyses showed that the absorption rate of energy maintains almost 82.5-83.5% irrespective of the impact energy level and the diameter of the impact head. From the results of FE analyses, variations of stress, strain, dissipation energy, strain energy density, and local deformation characteristics in the stainless sheet during the collision and the rebound of the impact head were quantitatively examined. In addition, it was shown that the fracture of the specimen occurs when the plastic strain is 0.42 and the maximum value of the plastic dissipation energy of the specimen is nearly 1.83 J.

• 한국재료학회지
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• 제13권7호
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• pp.429-435
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• 2003

In this study the new creep test using miniaturized specimen(10${\times}$10${\times}$0.5 ㎣) was performed to evaluate the creep characteristics for degraded materials of 2.25Cr-1Mo steel. For this creep test, the artificially aged materials for 330 hrs and 1820hrs at $630^{\circ}C$ were used. The test temperatures applied for the creep deformation of miniaturized specimens was X$630^{\circ}C$ and the applied loads were between 45 kg∼80 kg. After creep test, macro- and microscopic observation were conducted by the scanning electron microscope(SEM). The creep curves depended definitely on applied load and microstructure and showed the three stages of creep behavior like uniaxial tensile creep curves. The load exponents of virgin, 330 hrs and 1820 hrs materials based on creep rate showed 14.8, 9.5 and 8.3 at $550^{\circ}C$ respectively, The 1820 hrs material showed the lowest load exponent and this behavior was also observed in the case of load exponent based on creep rupture time. In contrast to virgin material which exhibited fined dimple fractography, a lot of carbides like net structure and voids were observed on the fractography of degraded materials.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제60권4호
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• pp.567-594
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• 2016

The main objective of the current research is estimating the flexural behavior of ferrocement Ribbed Plates reinforced with composite material. Experimental investigation was carried out on fifteen plates; their dimensions were kept constant at 1200 mm in length, 600 mm width and 100 mm thick but with different volume fraction of steel reinforcement and number of ribs. Test specimens were tested until failure under three line loadings with simply supported conditions over a span of 1100 mm. Cracking patterns, tensile and compressive strains, deformation characteristics, ductility ratio, and energy absorption properties were observed and measured at all stages of loadings. Experimental results were compared to analytical models using ANSYS 10 program. Parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of plate length. The results showed that the ultimate strength, ductility ratio and energy absorption properties of the proposed ribbed plates are affected by the volume fraction and the type of reinforcement, and also proved the effectiveness of expanded metal mesh and woven steel mesh in reinforcing the ribbed ferrocement plates. In addition, the developed ribbed ferrocement plates have high strength, ductility ratio and energy absorption properties and are lighter in weight compared to the conventional RC ribbed plates, which could be useful for developed and developing countries alike. The Finite Element (FE) simulations gave good results comparing with the experimental results.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1127-1132
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• 2013

원자로 내부구조물은 파손시 원자로 안전 운전/정지에 주요한 영향을 미칠 수 있으며 중성자 조사 수준이 높아 중성자 조사와 관련된 다양한 열화가 발생하였거나 잠재적으로 발생할 수 있다. 원자로 내부구조물의 주요 재질인 오스테나이트 스테인리스 강은 중성자 조사에 따라 인장/크리프 물성, 파괴인성 등 기계적 재료 거동에 변화가 발생한다. 각종 열화기구에 대한 원자로 내부구조물의 구조 건전성이 설계수명 또는 계속운전 기간 동안 유지됨을 평가할 때 중성자 조사에 따른 기계적 재료거동의 변화를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 중성자 조사에 따른 기계적 재료거동의 변화를 고려한 사용자 정의 보조 프로그램을 개발하였다. 개발된 사용자 정의 보조 프로그램을 다양한 조건에 대해 검증한 결과, 타당함을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권2호
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• pp.129-139
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• 2018

Post-tensioning (PT) tendons are commonly used for the assembly of modularized concrete members, and tension is applied to the tendons during construction to facilitate the integrated behavior of the members. However, the tension in a PT tendon decreases over time due to steel corrosion and concrete creep, and consequently, the stress on the anchor head that secures the PT tendon also diminishes. This study proposes an automatic detection system to identify tension reduction in a PT tendon using pulsed-eddy-current (PEC) measurement. An eddy-current sensor is installed on the surface of the steel anchor head. The sensor creates a pulsed excitation to the driving coil and measures the resulting PEC response using the pick-up coil. The basic premise is that the tension reduction of a PT tendon results in stress reduction on the anchor head surface and a change in the PEC intensity measured by the pick-up coil. Thus, PEC measurement is used to detect the reduction of the anchor head stress and consequently the reduction of the PT tendon force below a certain threshold value. The advantages of the proposed PEC-based tension-reduction-detection (PTRD) system are (1) a low-cost (< $ 30), low-power (< 2 Watts) sensor, (2) a short inspection time (< 10 seconds), (3) high reliability and (4) the potential for embedded sensing. A 3.3 m long full-scale monostrand PT tendon was used to evaluate the performance of the proposed PTRD system. The PT tendon was tensioned to 180 kN using a custom universal tensile machine, and the tension was decreased to 0 kN at 20 kN intervals. At each tension, the PEC responses were measured, and tension reduction was successfully detected.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2010

겨울철 혹한지방에서의 차량운행 또는 여름철 혹서지방에서의 장시간 차량 운행시 차체를 구성하고 있는 강판에는 약 $-50^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$의 온도환경에 처하게 된다. 따라서 이러한 저온 고온 환경하에서 차체 충돌상품성 예측 및 충돌안전 설계를 위해 온도에 따른 차체 강판의 기계적 물성평가가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 자동차용 충돌부재에 주로 쓰이는 HS440MPa, HS590MPa급 냉연 고장력 강판에 대해 $-60^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$의 온도범위로 저온 고온 인장시험을 수행 하였다. 각각의 인장시험 결과로부터 온도 별 항복강도, 인장강도, 연신율, 가공경화지수 등 기계적 물성 변화를 평가하였다. 저온 고온 인장시험은 ZWICK Z250 만능재료시험기를 사용하였고 KS5호 규격의 인장시편을 사용하였으며, 시편에 충분한 온도를 가하기 위하여 목표온도 도달 후 20분간 유지한 뒤 인장시험을 수행하였다. 인장시험결과 HS440MPa, HS590MPa급 두 강종 모두 온도가 낮아질수록 강도 및 연신율 등이 증가하였고, 온도가 증가할수록 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 저하 되었다. 즉, 우리가 주로 평가해왔던 상온($25^{\circ}C$)에 비해 저온 고온 환경하에서는 강판의 기계적 물성 변화가 큰 것을 알 수 있다. 따라서 혹한 또는 혹서 지방 등 온도차이가 큰 운행환경하에서의 차체 강도 및 충돌안전성 확보를 위해 온도에 따른 강판의 정확한 물성평가가 필요하고 차체 설계시 온도에 따른 강도변화를 충분히 고려하여야 한다.