• 제목/요약/키워드: 압축 피로

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원심압축기 밀폐형 임펠러 형상에 따른 성능특성 파악을 위한 유동해석 (Flow Analysis for Performance Characteristics with Closed Type Impeller Shapes of a Centrifugal Compressor)

  • 조종재;윤용상;조명환;강석철
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.26-35
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    • 2017
  • 원심압축기 운전 중에 발생하는 고주기 피로균열이나 공진 등은 임펠러 파손의 주된 원인이다. 이러한 파손을 회피하기 위해 공진영역 운전에서도 견딜 수 있는 충분한 강도의 임펠러를 설계하거나, 공진이 발생하지 않도록 임펠러를 튜닝 한다. 이러한 회피설계는 임펠러 내부유동 및 성능특성 변화를 야기하게 된다. 본 연구에서는 밀폐형 임펠러에 대해 블레이드 두께를 증가시킨 모델과 스켈럽을 적용한 모델에 대한 유동 및 성능특성을 파악하기 위해 전산해석을 수행하였다. 전산해석 결과, 블레이드 두께 증가 모델 경우는 기본모델 대비 압력계수가 0.5% 감소하였으며, 전효율은 0.1% 감소하였다. 스켈럽 적용모델은 압력계수가 0.4% 증가하였으며, 전효율은 1.6% 감소하였다.

금속재 라이너를 갖는 복합재 압력용기의 라이너 압축잔류응력을 고려한 반복수명 예측 방법에 대한 연구 (Cycling life prediction method considering compressive residual stress on liner for the filament-wound composite cylinders with metal liner)

  • 박지상;정상수;정재한
    • Composites Research
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    • 제19권1호
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    • pp.22-28
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    • 2006
  • 금속재 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 라이너의 반복 수명 향상을 위해 제조 공정 중 라이너가 압축잔류응력을 갖도록 하는 자긴처리 공정을 적용할 수 있다. 본 연구에서는 자긴처리에 의한 라이너의 압축잔류응력과 이후의 응력 거동을 정확히 예측할 수 있는 유한요소해석 기법을 제시하고, 이러한 해석 결과를 바탕으로 복합재 압력용기의 반복 수명을 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 재료 및 기하학적 비선형성을 고려한 3차원 비선형 유한요소해석을 통해 라이너의 응력 거동을 정확히 예측하고, 압력용기의 반복수명을 결정짓는 파라미터로 금속재 라이너의 폰미세스 응력을 도입한다. 라이너 재료에 대한 피로시험과 복합재 압력용기 시제품에 대한 반복시험을 통해 제안된 방법의 타당성과 유효성을 입증한다.

반복하중에 따른 수종 임플란트의 피로파절에 관한 연구 (Fatigue fracture of different dental implant system under cyclic loading)

  • 박원주;조인호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제47권4호
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    • pp.424-434
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    • 2009
  • 연구목적: 임플란트는 수직교합 하중에는 비교적 잘 견디나 측방하중에 대해서는 약한 역학적 성질을 갖고 있으므로 임플란트의 재료 특성과 기하학적 형태에 따른 응력 분석 연구의 필요성이 제기되고 있다. 연구재료 및 방법: 외부육각구조를 갖는 28개의 임플란트를 7개씩 4군으로 나누어 그 제품에 적합한 UCLA gold abutment를 이용해, 제3형 금합금으로 보철 물을 제작하였고, A군 (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$-Implant), B군 (Nobelbiocare, Branemark $System^{(R)}$Mk III Groovy RP), C군 (Neobiotec, $SinusQuick^{(TM)}$ EB), D군 (Osstem, US-II)으로 분류하였다. 고정체와 지대주나사, 지대주를 연결한 후 수직적으로 절단하여 연마한 후 미세경도계를 이용하여 10군데에서 경도측정을 실시하였고, 동적하중 피로시험기를 이용하여 60-600 N범위로 파절시까지 동적 하중을 가하였다. 주사전자현미경을 이용하여 지대주나사 및 고정체의 파절 양상과 파절 위치 등을 관찰하였고, 유한요소분석을 통해 고정체와 지대주 나사에 나타나는 응력 분포와 파절면을 비교 분석하였다. 결과: 1.고정체 경도는 A, B, C, D군에서 각각 245.3, 289.7, 281.3, 300.4 Hv로 D군이 가장 높았고, A군이 가장 낮았다. 지대주 나사의 경도는 A, B, C, D군에서 각각 340.00, 317.62, 306.5, 306.2 Hv로 A군이 가장 높고, D군이 가장 낮았다. 2. 모든 실험군에서 임플란트 고정체의 파절은 응력이 집중되는 고정체 3-4번째 나사산 홈 (valley) 부위 또는 내면의 사공간부와 일치하는 부위에서 발생되었고, 피로수명은 A, B, C, D군에서 각각 31585, 47311, 30141, 105371로 D군이 가장 높았으며, A, B, C군과는 유의한 차이가 있었다(P<.05). 3. 파절양상은 B군과D군에서는 고정체와 나사 모두에서 수직 (longitudinal)파절과 수평 (transverse)파절이 동시에 일어나는 복합 (complex mode) 파절이 관찰 되었고, A와 C군에서는 고정체에서 수평 (transverse mode) 파절만이 관찰되었다. 4. 유한요소분석 결과 인장응력이 가장 높은 고정체 표면부에서 피로 균열이 시발되어 압축응력이 가장 높은 반대편 부위로 피로균열이 전파되었으며, 최대 유효 응력값은 C군이 가장 높았고, B군에서 가장 낮았다. 결론: 피질골 높이와 일치하는 임플란트 고정체 부위에서 최대 인장 주응력이 발생되며, 고정체 사공간부 (dead space)가 최대 인장 주응력이 작용하는 지그 표면과 일치할 때 피로파절이 발생되었다. 따라서 악골에 식립된 임플란트의 신뢰성을 향상시키고 수명을 증대시키기 위해서는 가능한 임플란트 주위의 골소실이 일어나지 않도록 해야 할 것이나 골흡수가 일어나 사공간부 수준까지 진행된다면 임플란트의 파절 빈도가 증가될 수 있으므로 이에 대한 대처가 필요할 것으로 사료된다.

회전접촉에 의해 발생하는 Subsurface Zone의 잔류응력에 관한 해석 (An Analysis on the Residual Stress of Subsurface Zone due to Rolling Contact)

  • 강계명;김선진
    • 한국재료학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.58-64
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    • 1993
  • 고탄소 Dr-Ti 합금강의 회전접촉 피로마모실험에서 실험조건에 따라 다르게 변화하는 subsurface zone의 가공경와의 정도를 잔류응력의 분포로서 조사하였다. 시험전 표면잔류응력은 마모특성에 영향을 주지 못하였고, 접촉응력과 회전속도가 증가할수록 표면 잔류응력은 감소하여 갔으나 subsurface zone내의 최대압축잔류응력은 증가하였고, 그의 포화깊이는 깊었다. 이들 실험결과와 이론적 전단응력의 분포와의 관계에 관하여 검토하였다.

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고장력볼트 냉간압조용 비조질강 특성에 관한 연구 (Mechanical properties and workability of micro-alloyed steel on cold forming of high tension bolt)

  • 이영선;최정묵;황범규;정택우;문영훈
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.132-136
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    • 2009
  • The importance and interests for saving of energy and cost in industry has been steadily grown up. Therefore, process optimization to reduce the processing step and energy is one of the most important things. The micro-alloyed steel of which post-heat-treatment is not necessary, has attractive points for high strength materials. However, for the application of non-heat-treated steel to structural parts, it is necessary to confirm the reliability of mechanical properties. In order to estimate mechanical properties. The microstructure, hardness, tensile strength, compressive strength and tensile fatigue strength of micro-alloyed steel having 900MPa tensile strength has been investigated.

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이음매 없는 일체형 라이너를 갖는 복합재 압력용기의 피로수명 향상에 대한 연구 (A Study on Improving Fatigue Life for Composite Cylinder with Seamless Integrated Liner)

  • 김효준
    • 한국가스학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.46-51
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    • 2013
  • 복합재 압력용기는 높은 비강성과 비강도 그리고 내피로성으로 수소연료전지자동차와 천연가스자동차에 사용된다. 이음매가 없는 일체형 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 고강도 탄소섬유와 에폭시 레진으로 라이너 전체를 감싼다. 본 연구에서는 구조적으로 취약한 너클 부위와 압축잔류응력을 고려하여 필라멘트 와인딩 패턴과 자긴압력 설계 기법을 제시하였다. 복합재 압력용기 시제품에 대한 압력반복시험을 통해 제안된 방법을 검증한다.

Carbon Fabric/Epoxy 적층판의 인장-압축 피로거동 (Tension-Compression Fatigue Behavior of Carbon Fabric/Epoxy Laminates)

  • 김진봉;김태욱
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.60-64
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    • 2001
  • In this paper, the tension-compression fatigue test method and the fatigue life characteristics of carbon fabric/epoxy laminate coupon are presented. To avoid the buckling during the compression, a proper design for the test coupons is essential. The critical buckling loads for the coupons are calculated by assuming the coupons as columns under two types of fixed conditions. The first is that both ends of each coupon are perfectly clamped, the second is that both ends of each coupon are simply supported. The strain-load curves are obtained by compressing the representative coupons, on each surface of which a strain gage is attached. The buckling loads obtained from the tests are all between the two calculated critical buckling loads. All the coupons are broken by the compression during the fatigue tests. It is estimated to be the reason that the fatigue load causes delamination before the eventual failure of each coupon, and sequentially the micro-buckling in the delaminated region drives each coupon into fatigue failure during the compression. The S-N curve, the fatigue life characteristics of carbon fabric/epoxy is obtained.

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피로하중을 받는 철근콘크리트 보의 전단손상누적 및 해석기법연구 (Analysis of Shear Damage Accumulation of Reinforced Concrete Beams under Fatigue Loads)

  • 한승환;오병환
    • 콘크리트학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.107-115
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    • 1998
  • 반복하중을 받는 무근 및 철근 콘크리트 부재는 하중의 반복작용에 의해 과도한 균열 및 처짐을 유발하고 결과적으로 전체 구조요소의 파괴를 일으킨다. 따라서 하중반복에 의한 누적손상의 진행과정을 정량적으로 평가하여 철근콘크리트 보의 사용성과 안전성을 평가하는 것이 중요하고 특히 취성적 거동 특성을 갖는 전단거동의 경우에 더욱 의미가 있다. 본 연구에서는 반복전단하중에 의한 누적손상의 정량적 분석을 위하여 평균변형도 및 평균응력개념에 기초한 수정압축장이론(modified compression field theory)에 의하여 누적손상 모델을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 모델을 통하여 반복전단하중에 의한 처짐과 변형도의 변화를 평가하는데 유용하게 이용될 것으로 사료된다.

溶接殘留應力領域에서의 疲勞균열傳播에 대한 Forman式의 適用 (The application of forman equation for fatigue crack propagation in welding residual stress region)

  • 김상철;이용복
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제5권1호
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    • pp.42-56
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    • 1987
  • Fatigue Fracture behaviors of the TIG-welded aluminum alloys, such as Al 2024-T4, A1 5050-0 and Al 7075-T7 were investigated when a crack propagated from tensile residual stress region and compressive residual stress region. The experimental values were compared with the values expected by the Forman equation. The experimental results are summarized as the following: (1) In case of fatigue crack propagation from residual stress region, the values predicted by Forman equation were Found to exactly corresponded to the experimental values. (2) When the stress intensityfactors affected by compressive residual stress, Kres, were greater than the stress intensity factors by minimum applied stresses. Kmin, the Forman equation was found to be improper to be applied directly, but the equation appeared to be proper, if the stress ratio was modified to zero. (3) The experimental results confirmed that residual stress was relaxed by repeated tensile loading and the relaxing trend was greater in case of compressive residual stress than that of tensile residual stress.

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SS330 용접재에서 재분포 압축잔류응력 및 균열닫힘의 영향을 고려한 피로거동에 관한 연구 (A Study on Fatigue Behavior considering Effects of Redistributing Compressive Residual Stress and Crack Closure in SS330 Weldment)

  • 이용복
    • 한국생산제조학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.26-33
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    • 1997
  • In this study effect of residual stress and its redistribution in weldment on the fatigue crack propagation was investigated. Fatigue tests were conducted by the center notched specimens machined with welded plate. The residual stress and its redistribution after the crack growth were measured by the magnetizing stress indicator and hole-drilling method. Fatigue crack propagation was estimated by the specimens having residual stress redistributed after the cracks growth and having the effects of crack closure. Crack growth rates were predicted and compared with experimental results. It had been found that the predicted crack propagation rates have a good agreement with experimental results when the redistribution of residual stress was considered.

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