• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.323-331
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• 2010

본 연구에서는 경사충돌시 피닝잔류응력 평가를 위해 3 차원 유한요소해석모델을 제안한다. 단일경사 충돌 해석모델을 이용해 Rayleigh 재료감쇠, 동적마찰 그리고 재료의 변형률 속도에 대한 영향을 알아 보고 이를 통합하여 피닝잔류응력 유일해를 얻는다. 숏볼은 변형을 고려한 소성숏을 포함한 해석 모델이며, 다중숏 경사충돌해석으로 확장한다. 다중경사충돌 해석모델은 단일경사충돌 연구를 통해 결정된 통합된 피닝인자들을 반영했고, 숏볼은 소성숏을 사용하였다. XRD 실험해와 비교시, 강체 및 탄성숏 해석모델에서 얻어진 해석해에 비해 소성숏 모델의 해석해가 실험해에 매우 근접하다. 이로부터 다양한 투사각을 갖는 3 차원 유한요소해석모델의 유효성을 확인하였다. 궁극적으로 제안된 해석모델은 실제 피닝현상을 충분히 반영하기 위한 다중숏 경사충돌해석연구의 초석이 될 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권4호
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• pp.310-320
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• 2009

피닝잔류응력은 통상 XRD 실험법으로 측정되며, 다양한 X-선 조사면적들에서 면적평균해를 준다. 해석연구들 대부분 단일절점 해석해를 소개할 뿐 면적평균해를 전혀 고려하지 않고 있다. 따라서 XRD 실험해와 큰 차를 갖는 것은 자명하다. 이에 본 연구에서는 3차원 다중충돌 대칭-셀 모델을 활용해, 면적평균 피닝잔류응력해를 얻었다. 대칭-셀은 통합인자와 소성숏을 포함하며, 숏피닝 현상 들이 충분히 반영된다. 대칭-셀 A-D 네 충돌위치 에서 4-절점평균해를 얻었으며, 대칭-셀의 각 단면 ($0.4mm{\times}0.4mm$)에 포함된 전체절점에서 면적평균 해를 얻었다. 그리고 해석해들을 XRD 실험해와 비교했다. 소성숏 면적평균해가 4-절점평균해보다 XRD 실험해로의 근접성이 뛰어났다. 또한 양축 등가응력으로의 완벽한 수렴성을 보였다. 이로써 면적평균해에 기초한 유한요소 알멘선도를 구해, 유한요소 아크하이트, 유한요소 피닝커버리지 및 투사속도들간의 관계식들을 유도하였다. 유한요소 알멘선도는 김태형과 이형일이 정리한 실험적 알멘선도의 추이를 따랐으며, 그 유효성이 한층 향상됐다. 유도식들을 활용하여, 주요 피닝소재들 AISI4340, AISI4140, SPS8에서 유한요소 면적평균 해들을 얻고 XRD 실험해들과 비교했다. 피닝소재 모두에서 표면 및 최대압축잔류응력, 변형깊이가 실험해와 잘 일치하여, 피닝부품들의 잔류응력해 예측에 유한요소 알멘선도가 매우 유용함을 확인 했다. 이상과 같이 본 연구의 면적평균해가 실제 XRD 잔류응력 측정해를 매우 잘 따른다는 점에 주목되며, 궁극적으로 실재하는 숏피닝 잔류응력 평가를 위한 체계적인 해석방법임을 확인했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.125-135
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• 2012

잔류응력 생성을 위한 대부분의 숏피닝 유한요소 해석모델은 숏볼이 재료표면에 수직으로 충돌하는 것을 가정한다. 하지만 실제 피닝공정에서 숏볼은 경사각을 갖고 재료표면에 충돌한다. 본 논문 에서는 잔류응력평가를 위한 3차원 경사충돌 유한요소 해석모델을 제안하였다. 다중경사충돌 유한요소 해석모델을 이용하여, 투사각, 충돌패턴, 숏볼수량 등 피닝인자들이 해석해에 미치는 영향을 조사하였다. 아울러 숏볼의 소성변형도 고려하였다. 유한요소해와 XRD 실험해의 비교를 통해 해석모델의 유효성을 검증했다. 본 논문에서 제안된 모델은 다양한 경사각에 대한 다중숏 충돌 유한요소 해석모델의 기초가될 것이다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1180-1185
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• 2003

One of the main degradation of steam generator tubes is stress corrosion cracking induced by residual stress. The resulting damages can cause tube bursting or leakage of the primary water which contained radioactivity. Primary water stress corrosion crack occurs at the location of tube/tubesheet hard rolled transition zone. In order to investigate the effect of shot peening on stress corrosion cracking, stress intensity factors are calculated for the crack which is located in the induced residual stress field.

• 한국생산제조학회지
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• 제7권5호
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• pp.120-126
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• 1998

Second step shot peening was applied on both smooth specimen and U-notch specimen in order to investigate the stress distribution and the improvement in fatigue strength. Various experiments and measurements such as rotary bending fatigue test and the measurement of compressive residual stress were performed. The results showed that the fatigue strength of second step shot peened specimens increased by 34 percent compared to that of unpeened ones. Compressive residual stress also considerably increased, which resulted in the increase of fatigue strength. finite element analysis showed that shot peening is effective in decreasing the bending stress by external force. The effectiveness of shot peening in reducing the compressive residual stress was anticipated by the superposition of the concentrated stress and the compressive residual stress.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권6호
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• pp.732-738
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• 2004

One of the main degradation mechanisms in steam generator tubes is stress corrosion cracking induced by residual stress. The resulting damages can cause tube bursting or leakage of the primary water which contains radioactivity. Shot peening technique has been used to prevent stress corrosion crack growth in steam generator tubes. In order to investigate the shot peening effect on stress corrosion cracking stress intensity factors are calculated for the semi-elliptical surface crack which is located in residual stress region. The residual stress distribution in steam generator tubes is obtained from the simple model proposed by Frederick et al.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.137-138
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• 2012

본 연구에서는 가스터빈 압축기 로터용 제작 관통볼트의 건전성 검사가 수행됐다. 육안검사, 치수, 재질, 경도 및 피닝처리 등을 검사했으며 GE 볼트와 비교해 건전성을 판단하였다. 평가 결과 제작볼트는 기준범위 이하의 피닝강도로 처리되었다. 이에 숏피닝 강도를 향상시켜 다시 제작된 수정볼트를 재검사했고 모든 항목에서 기준범위에 포함됨을 확인했다. 궁극적으로 본 연구에서 수행된 가스터빈 압축기 로터용 관통볼트의 건전성 검사가 유효함을 확인하였다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.185-190
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• 2005

The shot peening process is often used to improve fatigue properties of metal parts. Among them, It is the most use in an auto-component. In order to achieve optimum, repeatable and reliable fatigue enhancement from the shot peening process, the important shot peening parameters must be controlled. In this paper, the optimum peening intensity (Almen intensity) condition is investigated by experiment. The Spur Gear steel was used to investigate shot peening effects. The fatigue life at $\sigma_a=1,050$ and $\sigma_a=1,250MPa$ first gently increases, then drops gently as peening intensity increases compared with unpeened specimen. Experimental results show that the optimum peening intensity range is $0.391\~0.434mmA$..So the fatigue strength and fatigue life have been tremendously increased by optimum-peening treatment. However, the fatigue strength and fatigue life have been decreased by over peeing.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.183-188
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• 2007

In this paper, we propose a 2D-FE model in single impact with combined physical factors to obtain a unique residual stress by shot peening. Applied physical parameters include elastic-plastic deformation of shot ball, material damping coefficients, strain rate, dynamic friction coefficients. Single impact FE model consists of 2D axisymmetric elements. The FE model with combined factors showed converged and unique distributions of surface stress, maximum compressive residual stress and deformation depth. Further, in contrast to the FE models with rigid shot and elastic deformable shot, FE model with plastic deformable shot produces residual stresses very close to experimental solutions by X-ray diffraction. We therefore validated the 2D FE model with combined peeing factors and plastic deformable shot. This FE model will be a base of the 3D FE model for residual stresses by multi-impact shot peening.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권4호
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• pp.362-370
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• 2008

In this paper, we propose a 2D-FE model in single impact with combined physical factors to obtain a unique residual stress by shot peening. Applied physical parameters consist of elastic-plastic deformation of shot ball, material damping coefficients, strain rate, dynamic friction coefficients. As a kinematical parameter, there is impact velocity. Single impact FE model consists of 2D axisymmetric elements. The FE model with combined factors showed converged and unique distributions of surface stress, maximum compressive residual stress and deformation depth. Further, in contrast to the FE models with rigid shot and elastic deformable shot, FE model with plastic deformable shot produces residual stresses very close to experimental solutions by X-ray diffraction. We therefore validated the 2D FE model with combined peening factors and plastic deformable shot. This FE model will be a base of the 3D FE model for residual stresses by multi-impact shot peening.