• 한국기계가공학회지
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• 제20권12호
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• pp.113-122
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• 2021

Complicated residual stress distributions occur in the vicinity of a deposited region via directed energy deposition (DED) process owing to the rapid heating and cooling cycle of the deposited region and the substrate. The residual stress can cause defects and premature failure in the vicinity of the deposited region. Several heat treatment technologies have been extensively researched and applied on the part deposited by the DED process to relieve the residual stress. The aim of this study was to investigate the residual stress characteristics of a specimen fabricated by DED and a quenching process using thermomechanical analyses. A coupled thermomechanical analysis technique was adopted to predict the residual stress distribution in the vicinity of the deposited region subsequent to the quenching step. The results of the finite element (FE) analyses for the deposition and the cooling measures show that the residual stress in the vicinity of the deposited region significantly increases after the completion of the elastic recovery. The results of the FE analyses for the heating and quenching stages further indicate that the residual stress in the vicinity of the deposited region remarkably increases at the initial stage of quenching. In addition, it is observed that the residual stress for quenching is lesser than that after the elastic recovery, irrespective of the deposited material.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1119-1128
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• 1990

본 연구에서는 박판의 프레스 성형에 관련된 열소성 문제를 해석할 수 있는 효과적이고, 신뢰도가 높은 수치적 방법을 개발하는 것이다. 박판 성형에서 변형과 열전달이 결합된 문제의 해석을 위하여 3차원 유한 요소 해석을 행하고 그를 이용하여 박판의 스트레치 성형 공정을 해석하였다. 해석 결과를 기존의 실험 결과와 비교하 여 본 해석의 타당성을 보이고, 재료 거동에 영향을 미치는 여러가지 공정 변수의 영 향을 검토하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.16-29
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• 2011

결정 합금 대비 비정질 합금은 높은 경도를 갖기 때문에 마모 저항성도 좋고 내부 식성 등 환경에 대한 저항성도 월등하며, 또한 과냉된 액상 상태까지 재가열하게 되면 낮은 점성도를 갖게 되므로 복잡한 3차원적인 형상을 가지는 부품을 환경에 대한 저항성, 피로 저항성, 강도 및 경도 등을 모두 고려하여 높은 정밀도를 가지고 제조하는 것이 가능하므로 우수한 물성을 갖는 구조 및 기능성 재료로의 다양한 응용이 타진되고 있다. 이러한 비정질 합금의 변형 거동에 대한 연구는 대부분 유리 천이 온도 이하에서의 전단 및 파단에 이르는 이른바 불균일 변형(Inhomogeneous Deformation) 거동에 대한 이해를 위한 실험 및 해석적 연구에 집중되어 왔다. 반면 상업화의 기반이 되는 고상 기반 2차 정형 성형은 과냉 액상 영역에서의 구조 완화 및 결정화롤 대표되는 미세 구조 제어 균일 변형(Homogeneous Deformation)에 대한 이해 없이는 불가능하므로, 이러한 관점에서 비정질 합금 특유의 점성 유동 특성을 이용한 균일 변형 응용 예시 및 미세구조 변화 연계 해석 기술의 현황을 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.341-348
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• 1991

본 연구에서는 S$_{4}$ 구분종좌법으로 사각형매질내 복사와 전도가 연계된 열전달문제를 수치해석하여, 유한요소법 및 적분함수를 사용하여 구한 해와 정확도를 비교하였으며 산란매질에 대하여도 계산을 수행하여 그결과를 예측하였다.복사열전 달이 전도열전달에 어떠한 영향을 주는가를 좀더 명확히 알아보기 위하여 열선(heatl- ine)을 정의하여 이의 분포도 도시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.977-984
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• 2013

흡착식 제습기에 적용되는 제습 로터는 높은 제습 성능을 달성키 위해, 흡수율이 높은 재질로 구성된 수많은 미세 채널을 포함하고 있다. 본 연구에서는 습공기 흐름에 의해 나타나는 제습 로터 내부의 반복적인 흡착/탈착 과정에 대한 수치해석 결과를 소개한다. 수치해석의 정확도와 효율성을 고려하여 흡습층 내부에서는 표면 확산(surface diffusion)만을 고려하여 해석을 수행하였다. 해석결과는 이전의 연구와 비교하였고, 온도에 대한 비교 오차는 약 2%이하인 점을 감안하여 해석결과가 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 단일 채널 내부에서 유동층 (flow layer)과 흡습층 (desiccant layer) 간 열/물질전달 연계 해석을 통하여 채널 내부의 수증기 분율, 흡수된 물 분율과 온도 등에 대한 시간 및 공간적 변화를 나타내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.577-582
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• 2016

본 논문에서는 나노입자가 삽입된 고분자 복합재에서 형성되는 계면 상의 정량적인 열탄성 물성을 계산과학적 접근으로 제시하였다. 균질해법이 적용된 유한요소모델과, 미시역학법에 의한 3상 복합재의 열탄성 이론, 그리고 분자동역학 전산모사법이 본 연구에 모두 적용되었고, 이를 유기적으로 연계한 멀티스케일 모델을 수립하였다. 특히, 제시한 유한요소모델과 분자동역학 기반의 나노복합재 모델로부터 각각의 인장하중에 따른 계면의 변형에너지 밀도를 도출, 이를 직접 비교하는 과정이 본 멀티스케일 해석 과정에 포함되었다. 이로써 주어진 온도 조건에 따른 나노입자 주변의 계면 상에 대한 탄성계수와 그 두께를 물리적 엄밀해로써 정량 도출할 수 있다. 이렇게 얻은 고분자 나노복합재의 연속체모델은 다시 미시역학 모델과 연계함으로써, 최종적으로는 광범위한 온도 조건에 의한 재료의 열탄성 거동 및 유리전이거동이 계면 상의 두께와 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 분석, 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1185-1191
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• 2014

가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권5호
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• pp.437-447
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• 2016

원자력 발전소의 반응로에 핵연료 봉으로 이루어진 집합체가 있으며 핵 연료의 연소를 통한 열을 이용하여 발전을 한다. 핵연료 봉은 핵연료와 그를 감싸는 피복관으로 이루어졌으며 연소되는 동안 서로의 상호작용에 대한 해석은 안전성을 평가함에 있어 중요한 사실이다. 본 논문에서는 핵연료와 피복관의 연소 상태에서 기계적 상호작용에 대한 해석 방법에 대하여 제시한다. 온도 해석에 있어서 핵연료와 간극 사이에서의 열전도도가 중요하며 간극 거리와 접촉여부에 따른 접촉 압력이 또한 중요 요소이다. 이에 간극 열전도도는 비결정론적이기 때문에 이를 해결할 수 있는 방법에 대하여 제시했다. 핵 연료의 열팽창에 따른 피복관과의 접촉을 해결하기 위한 계산을 수행하였고 그에 따라 접촉 시 발생하는 응력이 항복함수를 넘어 소성 변형이 일어날 경우 또한 고려하였다. 핵연료의 열팽창에 따라 피복관과 접촉에 의한 소성 변형을 해석하므로 핵연료 봉의 안정성을 평가할 수 있다. 이를 적용하기 위해 3차원 유한요소 모듈을 FORTRAN90을 이용하여 개발하였다. 핵연료와 피복관의 접촉에 의한 탄소성 변형을 주로 다루며 두꺼운 실린더를 통한 간단한 이론 모델을 제시하여 코드에 대해 검증을 실시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.575-582
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• 2010

최근 박육사출성형이나 마이크로 사출성형에서의 성형성을 높이기 위해 급속 금형가열 기술이 사용되고 있다. 고주파 유도가열은 전자기 유도현상을 이용하여 금형 표면만을 효율적으로 가열할 수 있어 급속 금형가열 기술로서 활용되고 있다. 본 연구에서는 고주파 유도가열 적용 사출성형 과정의 수치적 모사를 위해 전자기장 해석, 열전달 해석, 사출성형 유동해석을 연계한 통합적 전산모사 기법에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 제안된 통합적 전산모사 기법을 유도가열 적용 박육 사출성형의 해석에 적용하여 실험결과와 비교하였고, 특히 금형온도 경계조건의 부여방식에 따른 해석의 신뢰성에 대한 고찰이 이루어졌다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.97-101
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• 2002

최근 개발되고 있는 원자력발전소용 OTS(Operator Training Simulator) 개발은 설계 및 해석에 사용되었던 여러 가지 코드(시뮬레이션 소프트웨어)를 수정 보완하여 이들을 상호 통합하는 방식으로 수행되는 경향을 보이고 있다. 기존에 개발되었거나 현재 운영중인 대부분의 OTS는 단일의 고성능 컴퓨터 환경에 의존하므로 발전소 설계와 해석에 사용하였던 서로 다른 코드를 상호 통합하여 사용하기에는 어려움이 많았다. 그러나, 최근에는 컴퓨터의 성능과 네트워크 기술이 비약적으로 발전하여 서로 다른 속성을 갖는 시뮬레이션 소프트웨어를 각각 서로 다른 컴퓨터에 적재 실행시키고 네트워크를 통하여 연동시키는 것이 가능해졌다. 본 연구는 원자력발전소 설계와 해석에 사용하고 있는 시뮬레이션 소프트웨어(노심 모사코드, 열 수력 모사코드, 구조물 모사코드), 인간기계연계(Man Machine Interface) 소프트웨어, 각 모사 소프트웨어간의 통신과 실행을 제어하는 강사 소프트웨어를 분산된 컴퓨터 환경에서 실행시키는 OTS를 개발하였다. 본 연구를 수행함에 있어서 서로 속성이 다른 소프트웨어 모듈을 하나로 통합하는 작업이 가장 부담스러웠다. 따라서, 서로 다른 소프트웨어 모듈을 통합하기 위한 요건을 개발초기에 설정하고, 이 요건을 모든 소프트웨어 개발조직이 준수하도록 하였다. 본 논문에서는 OTS를 구성하는 이질적인 소프트웨어 모듈의 기능과 특징, 이들을 통합하기 위한 요건을 설명한다. 또한 각 요건이 OTS 개발공정에서 어떻게 적용되고 사용되었는지를 살펴본다.