본 논문은 복합재 패널에서 압전 작동기를 사용하여 탄성파를 생성하고, 손상에서의 반사된 신호를 압전 감지기에서 탐지하여 손상위치를 추정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 손상이 없는 신호와 손상이 있는 신호를 비교하여 손상신호를 추정하는 진단적 접근방법을 사용하였다. 신호 상관관계를 이용하여 탄성파의 군속도를 계산하고 압전기 위치정보를 이용하여 손상정보를 추출하였다. 하지만 탄성파의 비선형 특성으로 인해, 손상정보는 다양한 신호의 조합으로 구성되기 때문에, 손상위치를 명확히 구별하기 어렵다. 이에 본 논문에서는 손상에서 반사된 신호정보를 신호 도달거리의 면적으로 변환해서 손상의 중심위치를 찾는 누적함수 특성벡터 알고리즘(CSFV, cumulative summation feature vector)을 새롭게 제안하고, 특성벡터를 손상지수와의 곱으로 표현하는 가시화 기법을 적용하였다. 또한 복합재 패널에서 실험검증을 수행하고, 기존의 알고리즘과의 비교를 통해 제안된 알고리즘이 정확도 높게 손상위치를 검출할 수 있음을 보였다.
역학적-경험적 포장설계 프로그램 중에서, 미국 AASHTO 설계법을 기초로 개발된 MEPDG는 교통량, 기상, 재료물성, 포장구조 등을 입력변수로 하여 기술자가 최적의 대안을 찾도록 한다. 하지만 MEPDG에서 기술적 문제가 발견되고 있기 때문에 이를 해결하여 프로그램을 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다. 한편, 국내에서도 KPRP 연구과제에서 역학적-경험적 포장설계 프로그램이 개발되어 왔다. 이 한국형 포장설계 프로그램을 더욱 합리적으로 개발하고 개선하기 위해서는 이미 사용되고 있는 MEPDG를 분석하여 서로 비교할 필요가 있다. 콘크리트 포장설계의 경우, 피로균열은 다른 공용성 인자와는 달리 매우 복잡한 로직을 통해 예측된다. 따라서 본 논문에서는 MEPDG 버전 0.5, 버전 1.0, 그리고 버전 1.1의 피로균열 전이함수를 분석하였다. 그리고 버전별 MEPDG와 KPRP 입력변수들의 누적피로손상에 대한 민감도를 서로 비교하였다.
복합재료가 피로하중을 받으면 재료 내부에 손상이 누적되며, 이는 재료의 물성 변화로 나타난다. 본 연구에서는 손상을 나타내는 인자로 피로계수를 사용하였다. 피로계수와 참고계수로 정의되는 손상함수로부터 복합재료의 피로수명 예측을 이론적으로 연구하였다. 제안된 모델들은 인가 응력 수준, 피로주기 및 피로수명의 함수로 유도하였다. 예측 결과는 유리섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/폴리에스터 복합재료를 사용한 다중응력 피로 실험 데이터를 이용하여 검증하였다.
일반적으로 피부 미용분야에서 건강모발과 손상모발을 구분하기 위해 전자현미경으로 촬영된 영상에서 모발의 벌어짐, 갈라짐, 젖혀짐, 탈락, 용해 등의 특징을 관찰하여 사용하고 있다. 그러나 주관적이고 정성적인 판단에 의존하기 때문에 수치적인 기준을 적용하는 객관성이 있는 판단이 요구된다. 본 논문에서는 영상처리 분야에서 에지 특성이 영상 분류나 검색에 사용되는 점을 활용, 에지처리된 영상의 구간별 밝기 누적정보를 비교하여 건강모발과 손상모발의 구분이 가능함을 보인다.
충수된 지상 탱크 저판부에서 발생하는 AE 신호 특성을 관찰하여 누수 등 손상에 대한 신호를 분석, 평가하였다. EMI 잡음신호를 에너지, 카운트. 지속시간 등과 누적진폭 분포상의 기울기를 비교 분석하여 제거하였다. EMI 신호는 높은 에너지 카운트, 지속시간을 나타내며, 누적 분포상에서 큰 기울기를 갖는 특성을 보였다. 남은 AE 신호의 위치표정과 클러스터 분석을 통해 부식손상의 가능성을 추정할 수 있었으며 총 20개의 클러스터로 에너지는 최대 11,990에서 8,565까지 이벤트는 최대 8에서 5까지 나타났다. 개방에 의한 손상확인을 하지 못했으나 보다 높은 고감도의 센서와 문턱값을 60dB 이상 높여서 평가한 다면 보다 정확한 발생위치 추정이 가능하리라 본다.
The most fatigue tests carried out under the either stress or strain control, but machines and structures had taken variable stress. This variable stress was treated as statistics based on p-type distributions. In this paper, the cumulative fatigue damage of SM45C round bar specimens having a center hole resulting from block loading with p-distributions in rotating bending conditions, is presented. The value of p was changed in the range from 0.25 to 1; 0.25, 0.5, 0.75, 1. The following conclusions were obtained through the constant stress amplitude experiments and the block loading experiments. (1) In constant loading test, fatigue life was affected by cyclic rate. From experimental data, N$_{f}$ (100cpm)/N$_{f}$(3000cpm)equal to 0.56. (2) In case of the cyclic rate 100cpm and 3000cpm, at the high stress amplitude level the crack propagation life N$_{*}$f is longer than the low stress amplitude level. (3) Miner's hypothesis may be valid for p=0.75 and prediction of fatigue life by Haibach's method agree with experimental data well for the case p=0.5, while the modified Miner's method agree with experimental data well for the case p=0.25.5.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권6호
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pp.993-999
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2004
The estimation of fatigue life at the design stage of membrane type LNG tank is very important in order to arrive at feasible and cost effective solutions considering the total lifetime of the tank. In this study, the practical procedure of fatigue life prediction by use of cumulative damage factors based on Miner-Palmgren hypothesis and probability density function has been shown with the corner region of Gaz Transport Membrane type LNG tank being used as an example. In particular the parameters of Weibull distribution that determine the stress spectrum are discussed. The main results obtained from this study are as follows: 1. The recommended value for the shape parameter of Weibull distribution for the LNG tank is 1.1 in case of using the direct calculation method proposed in this study. 2. The calculated fatigue life is influenced by the shape parameter of Weibull distribution and stress block. The safe fatigue design can be achieved by using higher value of shape parameter and the stress blocks divided into more stress blocks.
This study was performed to develop accelerated life test method of the wind-turbine gearbox using accumulated damage theory that used to model the fatigue of parts that receive variable load. The accumulated damage theory was introduced, and the estimation of life and calculation of accelerated life test time was illustrated. As the actual application example, accelerated life test method of the gearbox was described. Life distribution of the wind-turbine gearbox was supposed to follow Weibull distribution and life test time was calculated under the conditions of average life (MTBF) 140,600 hours and 99% reliability for one test sample According to the accumulated damage theory, because test time can shorten in case increase test load, test time could be reduced by 1.2 years when we put the load 1.2 times of rated load than 0.93 times of rated load that is equivalent load calculated by load spectrum of the wind turbine. This time, acceleration coefficient was 21.3. This accelerated test method was used to develop accelerated test method of gear reducer, gear and bearing as well as the industrial gearbox and it is considered to be applied comprehensively to mechanical parts the fatigue of which is happened by load or pressure etc.
Structural integrity of railway vehicles should last for a long period against various and continuous fatigue loadings, and the carbody structures of railway vehicle are manufactured by applying multiform welding types for each material. Since the most of cracks are occurred and proceeded at the vicinity of welding area during the lifetime of carbody structure, the fatigue strength evaluation for welding area of carbody structure should have been carried out. Rotem Company has evaluated lifetime and fatigue strength of carbody structure according to the fatigue analysis based on the international standard and/or inner-official regulation. This study introduces the fatigue analysis method that we have evaluated and calculated the damages for the welding areas of carbody structure under various fatigue loading conditions using cumulative fatigue damage rule(Miner's rule) to verify whether the cumulative damage does exceed unity. This study contains the fatigue test of specimens to derive stress-life relations(S-N curve), sub-modeling analysis and the calculation of cumulative damages under fatigue loading. The fatigue analysis verifies the welding area shall be capable of withstanding under fatigue loading, identifies how critical area shall be selected and presents the principles to be used for design verification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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