• 제목/요약/키워드: 기계적 강성

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강성구속 조건을 갖는 구조물의 신뢰성기반 위상최적설계 (Reliability-Based Topology Optimization for Structures with Stiffness Constraints)

  • 김상락;박재용;이원구;유진식;한석영
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제17권6호
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    • pp.77-82
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    • 2008
  • This paper presents a Reliability-Based Topology Optimization(RBTO) using the Evolutionary Structural Optimization(ESO). An actual design involves some uncertain conditions such as material property, operational load and dimensional variation. The Deterministic Topology Optimization(DTO) is obtained without considering the uncertainties related to the uncertainty parameters. However, the RBTO can consider the uncertainty variables because it has the probabilistic constraints. In order to determine whether the probabilistic constraints are satisfied or not, simulation techniques and approximation methods are developed. In this paper, the reliability index approach(RIA) is adopted to evaluate the probabilistic constraints. In order to apply the ESO method to the RBTO, sensitivity number is defined as the change in the reliability index due to the removal of the ith element. Numerical examples are presented to compare the DTO with the RBTO.

기계.화학적 방법으로 제조된 고활성 나노-니켈 촉매의 특성 I. MA된 Ni-50wt% Al 합금의 미세구조 및 나노 촉매 제조 (The Characterization of Nano-Nickel Catalyst with High Activity by Mechanochemical (MC) Method I. Microstructure of MA Ni-50wt% Al and Preparation of Nano-Ni)

  • 이창래;최재웅;강성군
    • 한국재료학회지
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    • 제9권6호
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    • pp.615-621
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    • 1999
  • The new process in order to fabricate of Ni catalyst with high activity by the mechanochemical(MC) method which was combined the mechanical alloying(MA) and the chemical treatment process. The microstructure and characterization of mechanically alloyed Ni-5-wt% Al powder and Ni catalyst gained by alkali leaching were investigated byt he various analysis such as XRD, SEM-EDS, HRTEM and laser particle analyzer. The steady state powder with 1~2$\mu\textrm{m}$ mean particle size was obtained after 30hr milling with the PCA of 2 wt% stearic acid under the condition of grinding stainless steel ball to powder ratio of 60:1 and rotating speed fo 300rpm. According to result of HRTEM diffraction pattern, MA powder of the steady state was nanocrystalline $Al_3$$Ni_2$ intermetallic compound. Ni catalyst was obtained after KOH leaching of the steady state powder was about 20nm nanocrystalline which contained about 8 wt % Al.

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P-No. 1 탄소강의 기계적 특성과 미세조직에 미치는 용접후열처리의 영향 (Effect of Post-Weld Heat Treatment on the Mechanical Properties and Microstructure of P-No. 1 Carbon Steels)

  • 이승건;강용준;김기동;강성식
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제35권1호
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    • pp.26-33
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    • 2017
  • This study aims to investigate the suitability of requirement for post-weld heat treatment(PWHT) temperature when different P-No. materials are welded, which is defined by ASME Sec. III Code. For SA-516 Gr. 60 and SA-106 Gr. B carbon steels that are typical P-No. 1 material, simulated heat treatment were conducted for 8 h at $610^{\circ}C$, $650^{\circ}C$, $690^{\circ}C$, and $730^{\circ}C$, last two temperature falls in the temperature of PWHT for P-No. 5A low-alloy steels. Tensile and Charpy impact tests were performed for the heat-treated specimens, and then microstructure was analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectrometry. The Charpy impact properties deteriorated significantly mainly due to a large amount of cementite precipitation when the temperature of simulated heat treatment was $730^{\circ}C$. Therefore, when dissimilar metal welding is carried out for P-No. 1 carbon steel and different P-No. low alloy steel, the PWHT temperature should be carefully selected to avoid significant deterioration of impact properties for P-No. 1 carbon steel.

전해액의 Fe 농도에 의한 크롬도금 탈락 연구 (Study On Effect of Fe Density on Electrolyte Exfoliation of Chromium Plating Layer)

  • 박진생
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권12호
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    • pp.1297-1303
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    • 2015
  • 장축의 내부 크롬도금은 크롬산 용액에 황산을 촉매로 경질의 후막 도금층을 형성시키는 기술로서 산업뿐만 아니라 군사적 목적으로도 널리 사용되고 있다. 대구경의 포신내부에 경질크롬도금을 처리하면 강성과 내마성을 증대시켜 고압의 폭발력에 견딜 수 있다. 탄자의 높은 운동에너지와 탄 폭발로 생긴 고압력에 의해 포신 내부의 크롬도금층이 탈락되는 문제가 있어 도금 공정 전반에 걸친 검토가 이루어졌다. 크롬도금은 탈지, 수세, 전해연마, 에칭, 도금, 수세 및 수소취성제거 등 여러 공정으로 이루어진다. 크롬도금 탈락은 도금의 밀착성과 연관이 있으며, 그 중에 전해연마액의 Fe 농도가 도금 밀착성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 도금부위의 요철상태를 SEM으로 조사하여 도금탈락을 방지할 수 있는 최적의 Fe 농도를 설정하고, 밀착성 시험 등으로 그 효과를 입증하였다.

[$CO_2$] 용접이음재의 대기 및 해수중에서의 회전굽힘 피로강도에 관한 연구 (A Study on Rotary Bending Fatigue Strength of the $CO_2$ Gas Welded Joint in Air and Sea Water)

  • 강성원;이승윤
    • 대한조선학회논문집
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    • 제37권2호
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    • pp.118-126
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    • 2000
  • 용접이음재에서는 용착금속, 열영항부 및 모재가 열사이클 및 조직의 변화에 의하여 각종 기계적 성질의 차이가 있으며, 특히 부식환경에서는 이들의 영향이 현저하게 나타나는 경우가 많다. 또 용접이음재의 피로강도는 이음형식, 용접금속 및 열영향부의 특성, 사용환경과 응력의 종류에 따라 변화한다. 따라서 본 연구에서는 현재 선박 및 해양구조물의 건조에 많이 채용되고 있는 TMCP 강재의 $CO_2$ 가스 용접이음재의 열영향부에 대한 대기중 및 부식환경중에서의 회전굽힘피로시험을 실시하여 피로균열의 발생 및 성장거동을 조사 검토하였다. 또한 대기중의 피로강도와 부식환경중의 피로강도를 비교함으로써 부식효과 및 응력집중효과 등을 고려한 용접이음재의 부식환경중에서의 피로강도 평가법 및 피로강도 설계곡선을 검토하였다.

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고인성 열가소성 복합재료 AS4/PEEK의 피로강도에 관한 기초적 검토 (A Preliminary Study on Fatigue Strength of High Toughness Thermoplastic Composite Material AS4/PEEK)

  • 송지호;강재윤
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제24권4호
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    • pp.1055-1064
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    • 2000
  • First, various specimen geometries, namely, coupon type, waisted type and dog-bone type, were examined to determine appropriate fatigue specimen of thermoplastic composite material AS4/PEEK and the n, fatigue strength of smooth and notched specimens of AS4/PEEK [-45/0/+45/90]2s was investigated. Fatigue tests were performed under load controlled condition at a stress ratio of 0. 1 at a frequency of 5Hz. Stiffness degradation of specimens with fatigue cycling was monitored using an automated unloading compliance technique. The waisted type specimen is found appropriate for smooth fatigue specimen geometry of AS4/PEEK. As for the effect of stress concentration, it is found that fatigue strength is higher for a 2mm-diameter hole notched specimen than a 5mm-diameter one. Fatigue notch factor decreases with the increase of fatigue life. These results are far different from the trend of fatigue strength of metallic materials. The stiffness variation of smooth specimen was only 4% at maximum until final fracture. On the other hand, the stiffness of hole notched specimen was reduced by 45% at maximum. Notched fatigue strength was compared between thermoplastic composite AS4/PEEK and thermosetting composite Graphite/Epoxy. In long-life fatigue (>104), the AS4/PEEK composite shows superior fatigue strength, but in short-life fatigue, the fatigue strength of the Graphite/Epoxy composite is nearly equal or somewhat higher than that of the AS4/PEEK composite.

첨가제 배합 및 압력에 따른 GFRTP의 기계적 특성 연구 (Study of the Mechanical Properties of GFRTP by Pressure Additives and Compounding)

  • 오승민;김종수;설균호;윤예지;김영민;양동수;노수진;이규세;강성수
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제22권6호
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    • pp.9-13
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    • 2014
  • Glass fiber reinforced thermoplastics(GFRTP) is made by adding chemical additive to glass fabric which is strong at a high temperate, incorrodible, and good at intensity and specific gravity. Although we focused on the weight lightening, the intensity of GFRTP is also important. To remedy thermoplastic resin's inferior property of matter to thermo-hardening resin, we formed several specimen, differing the chemical additive as Homo PP, MAPP 3%, Rubber 5%, and mixed. We put pressure of 5 type on the specimens. The analyses result for the different pressure, the resin spreads evenly, then the coherence is increased. Eventually, the mechanical properties are changed. When high intensity is needed, it is good idea to use polypropylene(PP) which has good coherence with glass fabric as chemical additive. We can get better intensity when we form the resin at the optimum pressure depending on mixing of chemical additive and glass fabric than when we increase the pressure.

샌드위치 구조물 내에서의 응용과 관련된 2차원 단위 셀 형상을 지닌 심재에 대한 연구 (Two-dimensional isotropic patterns for core materials in applications to sandwich structures)

  • 김범근
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권8호
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    • pp.82-90
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    • 2004
  • 등방성의 2차원 단위 셀 형상을 지닌 세 종류의 심재-삼각형 심재, 육각형 심재와 starcell 심재-에 대하여 샌드위치 구조물 내에서의 응용과 관련된 기계적 특성을 연구하였다. 세 종류의 심재에 대하여 축 방향 Young 계수, 전단 계수를 계산하여 비교하고, 심재의 셀 벽을 압축 하중과 전단 하중을 받고 있는 판재로 가정하여 축 방향 압축 좌굴 강도와 전단 좌굴 강도를 산출하였다. 심재의 유연성을 나타내는 평면탄성계수를 비교하고 쌍축 굴곡 실험 (biaxial flexural test)을 실시하여 유연성을 측정하였다. 세 가지 심재 모두 축 방향으로 같은 강성을 가지고 있었으나, 삼각형 심재는 다른 두 종류의 심재에 비하여 낮은 강도를 나타내었고, starcell 심재는 다른 심재들에 비해 월등히 높은 유연성 을 나타내었다. 이러한 유연성은 starcell 심재가 곡면에 적용되는 샌드위치 구조물의 심재로서 응용될 수 있음을 보여주었다.

마이크로광조형에서 고 세장비 구조물 집적화 가공을 위한 UV 경화성 수지의 물성 개선 (Improvement of Mechanical Properties of UV-curable Resin for High-aspect Ratio Microstructures Fabricated in Microstereolithography)

  • 이수도;최재원;박인백;하창식;이석희
    • 한국정밀공학회지
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    • 제24권12호
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    • pp.119-127
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    • 2007
  • Recently, microstructures fabricated using microstereolithography technology have been used in the biological, medical and mechanical fields. Microstereolithography can fabricate real 3D microstructures with fine features, although there is presently a limited number of materials available for use in the process. Deformation of the fine features on a fabricated microstructure remains a critical issue for successful part fabrication, and part deformation can occur during rinsing or during fabrication as a result of fluid flow forces that occur during movement of mechanical parts of the system. Deformation can result in failure to fabricate a particular feature by breaking the feature completely, spatial deflection of the feature, or attaching the feature to neighboring microstructures. To improve mechanical strength of fabricated microstructures, a clay nanocomposite can be used. In particular, a high-aspect ratio microstructure can be fabricated without distortion using photocurable liquid resin containing a clay nanocomposite. In this paper, a clay nanocomposite was blended with a photocurable liquid resin to solve the deformation problem that occurs during fabrication and rinsing. An optimal mixture ratio of a clay nanocomposite was found through tensile testing and the minimal allowable distance between microstructures was found through fabrication experimentation. Finally, using these results, high-aspect ratio microstructures were fabricated using a clay nanocomposite resin without distortion.

내부형 연속체로봇 개발 및 칼만필터를 이용한 말단장치 자세추정 (Development of an Intrinsic Continuum Robot and Attitude Estimation of Its End-effector Based on a Kalman Filter)

  • 강창현;배지환;강봉수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권4호
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    • pp.361-367
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    • 2015
  • 논문에서는 인간과의 안전한 접촉이 가능한 내부형 연속체로봇에 대한 설계개념과 로봇 말단장치의 운동특성실험을 제시한다. 인간의 근육과 유사한 상극구동방식으로 작동하는 공압인공근육을 연속체로봇의 백본 및 구동장치로 사용하기 때문에, 외부환경과의 부드러운 접촉과 강한 접촉을 선택적으로 제어할 수 있는 로봇 관절에서의 가변강성이 가능하다. 그러나 내부형 연속체로봇은 백본소재의 굽힘운동을 예측하기 어렵기 때문에 로봇 말단장치에서의 자세를 추정하기 어렵다. 이를 해결하기 위해 3 축 가속도계와 3 축 자이로스코프를 이용한 칼만필터 방법을 제안하고 개발된 내부형 연속체 로봇의 자세추정에 적용하여 실제 실험을 통해서 제안된 방법의 효율성을 검증하였다.