• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.252-257
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• 2000

An efficient method is developed for mold thermal cycle analysis in repeated forming process, which is well suited to the analysis in TV glass production. plunger, which is a mold to press-form the glass, undergoes temperature fluctuation during a cycle due to the repeated contact and separation from the glass, which attains a cyclic steady state in the end. If analyzed straightforwardly of this problem, it leads to more than 80 cycles to get reasonable solution, and it is yet hard to setup stopping creteria due to extremely slow convergence. An exponential fitting method is proposed to solve the problem, where an exponential function is found to best approximate temperature values of 3 consecutive cycles, and new cycle is restarted with the function value at infinite time. From numerical implementation, it is found that the method reduces the number of cycles dramatically to only $6{\sim}15$ cycles to reach accurate solution within $1^{\circ}$ error. A system for the analysis is contructed, in which the thermal analysis is performed by commercial software ANSYS, and the fitting of the result is done by IMSL library.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.175-181
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• 2011

본 연구에서는 선박용 폐열회수 발전시스템에 적용 가능한 100kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석기법을 이용하여 열사이클 시스템 및 구심터빈 최적화를 위한 설계자료를 확보하는 것이다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성되며, 해석격자는 격자테스트를 통해 약 230만개 정도의 최적격자를 구성하였다. 질량유량 0.5kg/s, 회전속도는 75,000rpm, 입구압력은 195~620kPa 범위 내에서 8가지 조건으로 설정하였다. 베인노즐 내부로 증기가 유입된 후 출구로 갈수록 노즐의 압력면과 흡입면의 압력이 비슷해지면서 마하수가 거의 같은 값을 보였다. 입구온도와 압력이 $250^{\circ}C$, 352kPa 일 때 등엔트로피 효율은 74%, 기계동력은 108kW의 해석결과를 보이고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권9호
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• pp.1219-1226
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• 2000

An efficient method is developed for plunger thermal cycle analysis in repeated forming process of the TV glass. The plunger undergoes temperature fluctuation during a cycle due to the repeated contact and separation from the glass, which attains a cyclic steady state having same temperature history at every cycle. Straightforward analysis of this problem brings about more than 80 cycles to get reasonable solution, and yet hard to setup stopping criteria due to extremely slow convergence. An exponential fitting method is proposed to overcome the difficulty, which finds exponential function to best approximate temperature values of 3 consecutive cycles, and new cycle is restarted with the fitted value at infinite time. Numerical implementation shows that it reduces the number of cycles dramatically to only 6-18 cycles to reach convergence within 10 accuracy. A system for the analysis is constructed, in which the thermal analysis is performed by commercial software ANSYS, and the fitting of the result is done by IMSL library. From the parametric studies, one reveals some important facts that although the plunger cooling or the glass thickness is increased, its counter part in contact is not much affected, duo to the low thermal conductance of the glass.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.192-198
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• 2000

Three dimensional thermal cycle analysis of the plunger is carried out in repeated forming process of the TV glass, which is continued work of two dimensional analysis where an efficient method has been proposed. The plunger undergoes temperature fluctuation during a cycle due to the repeated contact and separation from the glass, which attains a cyclic steady state having same temperature history at every cycle. Straightforward analysis of this problem brings about more than 90 cycles to get reasonable solution. An exponential function fitting method is proposed, which finds exponential function to best approximate temperature values of 3 consecutive cycles, and new cycle is restarted with the fitted value at infinite time. Number of cases are analyzed using the proposed method and compared to the result of straightforward repetition, from which one finds that the method always reaches nearly convergent solution within $9{\sim}12$ cycles, but turns around afterwards without further convergence. Two step use is found most efficient, in which the exponential fitting is carried out fer the first 12 cycles, followed by simple repetition, which shows fast convergence expending only 6 additional cycles to get the accuracy within 2 error. This reduces the computation cycle remarkably from 90 to 18, which is 80% reduction. From the parametric studies, one reveals that the overall thermal behavior of the plunger in terms of cooling parameters and time is similar to that of 2 dimensional analysis.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.97-106
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• 2011

본 연구에서는 전자패키지에 사용되는 솔더 재료의 점소성 물성치를 규명하였다. 이를 위해 전자패키지와 비슷한 변형을 보이는 시편을 제작하였고 모아레 간섭계를 이용하여 열사이클 하에서의 변형을 측정한 뒤 시편의 굽힘 변위와 솔더의 전단 변형률을 구하였다. 시편에 대해 점소성 유한요소해석을 실시하였고 해석 결과가 실험 결과에 일치하도록 물성치를 역으로 추정하였다. 실험에서 발생한 측정오차와 실험횟수 부족 등의 불확실성을 고려하기 위해 컴퓨터 모델 교정법을 이용하였고, 그 결과 추정된 물성치는 평균 및 신뢰구간으로 표현되었으며, 이로 인한 유한요소해석 결과도 마찬가지로 평균 및 신뢰구간으로 표현되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.911-917
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• 2010

본 연구에서는 열적-기계적 주기하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드에 대해서 열응력 해석방법과 열피로수명 예측과정을 제시하였다. 즉, 파손현상이 복잡한 배기시스템의 효율적인 유한요소 모델링 방법과 온도 의존성 재료의 시험결과를 이용한 해석 데이터 구성, 그리고 열사이클 하중에 대한 열응력 및 파손 예측방법을 디젤엔진의 배기매니폴드에 대해서 나타내었다. 일반적으로 배기매니폴드의 파손 취약부에서는 고온영역에서 큰 압축소성변형이 발생하고 냉각시에는 인장의 잔류응력이 나타난다. 따라서 이같은 응력과 변형률의 이력곡선으로부터 소성변형의 진폭 또는 소성에너지의 크기를 얻을 수 있으며 이를 통해서 피로수명을 예측할 수 있다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.