• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.337-344
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• 2017

환경 문제로 인해 기존 연료를 대체하는 천연가스의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 액화천연가스 운반선의 화물창이 거대화되면서 화물창 내의 슬로싱 하중이 증가하게 된다. 액화천연가스 화물창의 종류 중 하나인 Mark-III 타입의 1차 방벽은 액화천연가스와 직접적으로 접촉하고 있으며 슬로싱 하중 및 액화천연가스의 자중을 받는다. 슬로싱 하중에 의해 다양한 범위의 하중이 1차 방벽에 지속적으로 작용하며 이로 인해 피로 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Mark-III 타입의 1차 방벽을 포함한 단열시스템을 유한요소 모델로 구성하였으며 1차 방벽에 대해 피로수명을 평가하여 피로 특성을 확인하였다. 수치해석을 통해 주응력 범위 및 최대 주응력이 발생하는 위치를 계산하였으며 이를 통해 1차 방벽의 피로수명을 수치적으로 평가하였다. 또한, 다양한 단열시스템 타입에 대해 모델링을 실시하였으며, 피로수명 평가 결과를 통해 1차 방벽의 피로 파괴 안전성을 확보하는 최적의 단열시스템에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과는 Mark-III 타입 1차 방벽의 피로 기반 설계에 있어 활용가치가 있을 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.45-53
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• 2012

지중구조물 주위는 다짐이 잘 되지 않아 지반이 장기 침하하므로 콘크리트 포장 하부에 공동이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 지지력이 저하되기 쉽다. 여기에 하중이 가해지면 설계 시 기대한 것보다 큰 응력이 도입되어 포장에 파손이 발생하고 수명이 감소하게 된다. 본 논문에서는 한국도로공사 시험도로의 박스형 암거 상부 콘크리트 포장 슬래브의 파손을 조사하였다. 토피고가 다른 상행선과 하행선의 암거 위치에 발생한 슬래브의 횡방향 균열을 비교하였다. 시험도로의 횡방향 균열을 검증하기 위해 토피고가 없는 박스형 암거와 콘크리트 포장을 유한요소 방법으로 모형화하고 해석하였다. 포장의 자중을 고려하고 시험도로가 위치한 경기도 여주 지역 콘크리트 슬래브의 온도구배를 적용한 후 윤하중을 재하하였다. 각 하중조합에 대해 최대인장 응력이 발생하는 위치와 이때의 윤하중 위치를 찾아냈다. 이를 통해 최대인장응력을 감소시킬 수 있는 줄눈 위치를 찾아내고 암거 크기 별로 상부에 위치하는 슬래브의 적정 길이를 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.150-156
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• 2017

본 연구는 PSC(Post Tensioned Concrete) 교량 및 사장교(Cable Stayed Bridge) 등에 많이 적용되는 강연선의 국부적 손상에 따른 응력 회복길이를 분석하였다. 강연선은 PC 강선(Prestressing Strand)을 여러 줄을 꼬은 강재이며, 재료의 특성상 준공후 지속적으로 손상이 발생하며 부식 등이 주요 손상원인이다. 이에 따른 손상에 따른 성능저하가 발생하지만, 구조적인 특성상 케이블 내부의 손상 정도 및 응력 변화 패턴을 파악하기 어렵다. 교량에 적용된 케이블의 경우 설치 형상에 따라 채수 등에 따라 부식에 취약한 부분이 발생하며, 이로 인해 국부적인 손상이 발생할 수 있다. 본 연구는 교량 Post-Tensioning 또는 케이블 사장재에 주로 적용되는 강연선(7-Wire Strand)의 국부적 손상에 따른 성능저하 경향 및 응력 회복길이를 FEA 해석을 통하여 분석하였다. 향후 본 연구에서 구축하고자 하는 해석모델을 활용하여 PSC 교량 및 사장교 케이블 등의 안전성 평가 및 잔존수명 예측에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한조선학회지
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• 제26권1호
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• pp.46-62
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• 1989

최근 현대 선박해양연구소 구조연구실에서 4,800대 적재 자동차 전용운반선 2척에 대하여 울산 미국간 각각 왕복 1항차에 걸쳐 실선계측을 수행하였다. 계측의 주요 목적은 자동차 운반선의 부분 횡격벽의 횡강도 검토 및 항해중 파랑하중에 대한 선체 응답의 연구등이다. 계측된 data를 가지고 단기 응답해석(short-term analysis)을 하였는데 항해중 선체에 발생하는 응력의 진폭의 분포는 대체로 Rayleigh 분포를 잘따르고 있다. 그리고 횡격벽에서의 응력은 상갑판의 선측 방향 수평가속도와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 단기 응답해석에서 얻어진 결과를 가지고 선박 운항시 발생 가능한 최대 응답치를 얻기 위하여 장기 응답해석(long-term analysis)을 수행하였다. 해석결과중 본 계측 대상선의 Fr.132 부분 횡격벽의 응력집중 부분에서 10년 동안의 예측 최대응력은 약 $2,150kg/cm^2$이었고 이 부분에 대한 예측 피로수명은 약 200일 이었는데 이 값은 실제 본선이 처녀해항후 crack손상을 입은 기간과 잘 일치하고 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.55-62
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• 1999

Cold rolled steel has much plastic strain in the material surface produced by manufacturing process. The strain causes the variation of surface residual stress, in which influences the fatigue behavior under repeated loading. As experimental results, it was confirmed that the behavior of residual stress ${\sigma}_r$, with cycle N consisted of three stages except stress amplitude near fatigue limit in SPCC steel. On the first stage compressive residual stress decreased rapidly, on the second stage gradually, and on the last stage slightly. The relation between ${\sigma}_r$, and log N appeared linear behavior except the early part of cycle ratio $N/N_f$. The average gradient of ${\sigma}_r$, with respect to log N seemed to take a constant value without initial cycle ratio. On the other hand, the $N_f$ line was regressed by the first-order polynomial equation on ${\sigma}_r-log\;N_f$ diagram. Therefore, this study showed that both the gradient of ${\sigma}_r$, with respect to log N and the $N_f$ line was useful in predicting the cycle ratio $N/N_f$.

• 한국해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.141-150
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• 1994

In designing, the strength of tubular joint has been an important problem for integrity of steel structures in which many tubular members are used. This paper presents the results of FEM analysis on stress concentration and fatigue crack initiation life for two types of tubular joints. One is circular and rectangular T type joints which consist of circular brace and rectangular chord. Another is circular and circular T type joints which consist of circular brace and circular chord. FEM analyses were performed under the axial load and in-plane bending moment. The fatigue crack initiation life can be estimated by using $\varepsilon$-N curve and by applying the Palmgren-Miner linear damage rule. According to the results, the stress concentration factor(SCF) of circular and rectangular joints is higher than that of circular and circular joints. The fatigue crack initiation lives of circular-circular joints and circular-rectangular joints were calculated.

• 대한조선학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.296-302
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• 2008

Recently, a mesh-size insensitive structural stress definition (structural stress method) is proposed that gives a stress state at weld toe with a relatively large mesh size. The structural stress definition is based on the elementary structural mechanics theory and provides an effective measure of a stress state in front of weld toe. In this study, a fatigue strength assessment for a side shell connection of a container vessel using both the hot spot stress and the Battelle structural stress method was carried out. A consistent approach to compute the extrapolated hot spot stress for design purpose is described and current fatigue guidance is evaluated. Fatigue strength predicted by the two methodologies, e.g. hot spot stress and structural stress approaches, at hot spot locations of a typical ship structure are compared and discussed.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.49-60
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• 2017

부유식 구조물의 계류선의 설계는 강도뿐만 아니라 피로수명 측면에서도 검토가 반드시 요구된다. 일반적으로 계류선의 피로 설계에는 동적 응력을 야기하는 하중이 지배적인 영향을 미치게 된다. 즉, 파랑이 주요 설계 하중으로 고려가 된다. 본 연구에서는 불규칙 파랑에 대한 해중 터널 계류선의 피로 손상 특성에 대해 분석한다. 시간 이력 유체-구조 동역학 해석을 통해 특정 환경 하중에 대한 해중터널의 동적 운동 및 계류선에 발생하는 장력과 응력을 계산하고, Rainflow 집계법 및 Palmgren-Miner의 법칙 그리고 DNV 기준에서 제시하는 해양구조물 설계를 위한 S-N 곡선을 고려하여 단기 피로 손상을 추정한다. 해중 터널의 계류 형식과 유사한 계류 형식을 갖는 인장각 플랫폼의 텐던 설계를 참고하여 100년 재현 주기 파랑이 48시간 지속되는 조건을 가정하여 이 환경 하중에 의한 피로 손상도를 추정한다. 본 해석 절차를 따르며, 함체의 흘수와 계류선의 간격 및 초기 기울임 각도가 피로 손상도에 미치는 영향을 분석한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.132-140
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• 1993

LNG선은 극저온의 위험한 화물을 안전하게 격납, 운송해야 하기 때문에 일반 선박에 비해서 고도의 구조설계/해석 기술이 요구된다. 따라서 본고에서는 독립형 LNG탱크의 총체적인 구조안전성 평가과정을 다루었으며 구체적으로 다음과 같은 연구내용들을 포함한다. 1) 파랑하중의 직접계산, 선체 및 탱크의 응력해석 그리고 통계해석과정을 포함하는 파랑 응력의 장기분포해석. 2) S-N approach에 의한 피로강도 평가. 3) 피로균열 전파해석 및 LBF개념에 의한 구조안전성 평가. 본 제1보에서는 (1)(2)항에 중점을 두어 시설계 LNG선에 대한 예제계산을 수행하였으며 나머지 부분은 이어지는 제2보에서 상세히 다루어질 예정이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1207-1212
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• 2015

진동리퍼는 암반의 파쇄와 리핑 작업을 동시에 하기 위해서 개발된 장비이며 기존의 암반 파쇄용 유압 브레이커와 작동 원리가 다르다 진동리퍼의 기진력을 투스로 전달하는 기어박스-생크 용접부는 매우 중요한 부분이며 진동리퍼의 기계적 건전성의 예측이 필수적이다. 본 연구는 생크소재 및 용접재료의 변화에 따른 접부의 피로수명 예측을 목적으로 하고 있다. 생크의 재료는 Hadox-hituf, AR 400을 사용하였고 접금속은 CSF-71T, CSF-81T를 사용하였다. 피로시험은 응력비 R=0에서 각 재료조건에 대해서 수행하였다. P-S-N 선도는 JSME-S002 규정에 맞춰 파괴확률 10%, 50%, 90%에 대해서 나타냈으며 수명 예측 식을 도출하였다.