• 대한기계학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.670-679
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• 1989

본 연구에서는 항공기 구조용 재료로서 널리 사용되는 국산 고장력 7075-T73 알류미늄 합금을 준비하고 일정진폭하중 및 단일과대하중에 의한 피로균열 진전거동에 미치는 두께의 영향과 이의 기구를 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권3호통권36호
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• pp.423-435
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• 1998

본 연구에서는 기존의 강교에서 흔하게 발견되고 있는 맞대기 용접부의 용입불량으로 인한 부재의 피로강도 저하도를 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 위하여 강교량의 재료로 널리 사용되고 있는 SWS490강으로 제작된 완전용입 및 용입깊이가 서로 다른 불완전용입 맞대기 용접시험편을 대상으로 일정진폭하중시험을 수행하여 S-N선도를 산출하고 이를 비교 검토하였으며, 파괴역학적 방법을 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하였다. 본 연구의 결과로서, 완전용입 용접재의 경우 AASHTO의 피로강도등급선도와의 비교에서 피로한도값은 A등급보다 높은 값을 보였고, S-N선도의 기울기는 5.57로 매우 높게 나타났다. 불완전용입 용접재의 경우 불완전용입깊이 D가 증가함에 따라 피로강도가 감소하는데, D=14.7mm인 경우 AASHTO의 E'등급보다 낮게 나타난다. 불완전용입 용접재의 파손거동에서 피로균열은 내부 용접루트 선단부에서 a/c가 매우 작은 반타원형 표면균열의 형태로 발생하고, 시험체의 두께방향으로 진전하여 최종파손을 유발한다. 파괴역학적 방법을 이용한 불완전용입 용접재의 피로수명을 평가하기 위하여 3차원 반타원형 균열형상에 대한 응력확대계수 K를 유한요소해석으로 구하였다. 여기서 얻어진 K값과 실험으로 얻어진 Paris식의 상수를 이용하여 불완전용입 용접재의 피로수명을 계산하여 비교하였다. 그리고 실제 불완전용입 맞대기용접부의 파손으로 붕괴사고가 발생한 성수대교의 수직재에 본 연구결과를 적용하여 피로수명을 계산해 보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.234-243
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• 1992

각종 구조물, 기계요소의 파괴(破壞)에 있어서 상당수는 피로파괴(疲勞破壞)가 그 원인인 것이 많고, 그 설계 및 안전성 평가를 위해 신뢰성해석법(信賴性解析法)을 도입함에 있어서 피로수명(疲勞壽命)의 확률분포(確率分布)를 파악하는 것은 구조물에 작용하는 외력의 추정(推定)과 함께 중요하다. 피로수명(疲勞壽命)의 확률분포(確率分布)를 구하는데는 대수정규분포(對數正規分布) 혹은 Weibull분포(分布) 등이 제안되어 있지만, Weibull분포(分布)가 그 뛰어난 응용성과 정확성 때문에 피로수명분포(疲勞壽命分布)에 가장 자주 쓰이고 있다. 따라서, 본 연구에서는 응용범위가 넓고, 데이터의 특성을 가장 잘 표현하는 것으로 알려진 Weibull분포(分布)를 사용하였다. 어떤 응력상태 하에서의 피로균열발생수명(疲勞龜裂發生壽命)의 확률분포(確率分布)를 구하기 위해서는 일반적으로 수십개의 피로시험(疲勞試驗)을 행하여 많은 데이터를 얻어야 한다. 그러나, 그러한 많은 시험은 시험시간, 경비등의 면에서 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 피로균열발생분포를 구하기 위하여 적은 시험편으로 보다 많은 데이터를 얻을 수 있는 100개의 응력집중부(應力集中部)를 가진 변단면(變斷面)외팔보형 시험편(試驗片)을 개발하였다. 피로시험(疲勞試驗)은 일정진폭완전량진(一定振幅完全兩振) 굽힘피로하중에서 실시하였고, 피로균열발생수명(疲勞龜裂發生壽命)의 확률분포(確率分布)를 추정(推定)하는데에는 여러가지 방법들이 있으나, 본 연구에서는 미지(未知)의 모수추정(母數推定)에 그 유용성이 확인된 Bayesian 신뢰성해석법(信賴性解析法), Skewness법과 최소자승법을 사용하여 그 정도를 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.30-39
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• 2022

원자력발전소 주요기기의 건전성 유지는 구조물의 안전성과 관련하여 매우 중요한 문제로 인식되고 있으며 배관시스템의 건전성은 원자력발전소의 안전과 관련된 매우 중요한 문제이다. 지진하중으로 인한 배관시스템의 실제 파괴모드는 피로균열에 의한 누수이며 구조적인 손상 메커니즘은 소성변형을 발생할 수 있는 큰 상대변위로 인한 저주기 피로이다. 이 연구에서는 원자력발전소의 배관시스템에서 3인치의 강재 직관과 강재 배관 Tee로 구성된 시험체에 대하여 다양한 크기의 일정한 진폭에 대하여 면내반복가력실험을 수행하였다. 지진하중으로 인한 배관시스템에서 발생하는 상대변위를 고려하기 위하여 하중진폭을 증가시켰으며, 강재 배관 Tee의 한계상태인 피로균열에 의한 누수가 발생할 때까지 수행하였다. 힘과 변위의 관계에 대하여 손상모델에 기반을 둔 손상지수를 이용하여 한계상태를 표현하였다. 그 결과 손상지수를 이용하여 강재 배관 Tee의 한계상태를 정량적으로 표현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.71-80
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• 2010

교량 바닥판은 차량하중 및 환경 등의 영향을 직접 받는 부재여서 열화손상에 취약하므로 이에 대한 적절한 보수 및 보강이 필요하다. 그러므로 교량 바닥판의 유지관리를 최소화하고 교량의 설계수명까지의 공용을 위해서는 현재의 바닥판 성능을 개선한 고강도, 고내구성의 바닥판 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 철근콘크리트 바닥판의 문제점을 보완하여 새롭게 개발된 강-콘크리트 합성바닥판의 피로성능을 평가하기 위하여 정적실험을 실시하고, 이를 토대로 피로하중을 선정하고 일정진폭 반복하중 하에서 피로실험을 실시하였다. 이로부터 합성바닥판의 주요 구조상세의 S-N 곡선을 작성하고, 이를 피로설계기준과 비교, 평가하여 피로거동 특성을 규명하고 피로설계지침을 제시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 합성바닥판의 각 구조상세인 절곡강판 상부플랜지 및 절곡강판 중간부, 전단연결재 및 절곡강판 하부플랜지는 모두 충분한 피로강도를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권5호
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• pp.73-80
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• 2012

It is well known that a considerable amount of scatter is shown in experimental results relating to fatigue crack growth even under identical and constant amplitude cyclic loading conditions. Moreover, flux cored arc welding (FCAW) is a common method used to join thick plates such as the structural members of large scale offshore structures and very large container ships. The objective of this study was to investigate the macro- and microscopic observations of the fatigue crack growth (FCG) behavior of the FCAWed API 2W Gr. 50 steel joints typically applied for offshore structures. In order to clearly understand the randomness of the fatigue crack growth behavior in the materials of three different zones, the weld metal (WM), heat affected zone (HAZ), and base metal (BM), experimental fatigue crack growth tests for each of five specimens were performed on ASTM standard compact tension (CT) specimens under constant amplitude cyclic loading. Special focus was placed on the fatigued fracture surfaces. As a result, a different behavior was observed at the macro-level, depending on the type of material property: BM, HAZ, or WM. The variability in the fatigue crack growth rate for WM was higher than that of BM and HAZ.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.86-94
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• 2023

본 연구에서는 강재 슬릿댐퍼를 대상으로 하여 면외 변형을 구속할 수 있는 보완상세를 제시하고, 제안상세 적용 유무와 댐퍼의 형상비를 변수로 하여 일정진폭 가력실험을 수행하였다. 실험결과에 따라 제안상세가 적용된 슬릿댐퍼의 반복이력은 설정된 변수 범위에서 모두 안정적인 방추형의 이력거동을 나타내었으며 종국거동까지 댐퍼의 면외변형은 관찰되지 않았다. 누적변형각 분석을 통해 제안상세가 적용된 댐퍼 시스템은 대조군에 비해 월등히 큰 소성변형능력을 확보할 수 있음을 확인하였다. 이러한 구조적 효과(구속패널효과)는 슬릿댐퍼의 형상비가 작을수록 크게 나타났다. 관련 국외기준을 참고하여 제안상세 적용유무에 따른 슬릿댐퍼의 피로곡선을 작성하고 예측곡선 제시를 위한 매개변수를 도출하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향 후 다양한 종류의 제진장치의 구조성능에 대한 정량적인 비교가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.33-41
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• 2023

배관의 변형 능력을 향상할 수 있는 지진분리이음의 적용은 내진성능을 향상할 수 있는 효과적인 방법이다. 축 방향의 팽창 및 수축, 휨 변형에 대한 능력이 있는 지진분리이음은 변형이 예상되는 위치에 설치하여 배관을 안전하게 보호하기 위한 목적으로 사용된다. 벨로우즈는 유연하며 강성이 낮으므로 큰 변형에 대응하는 능력이 뛰어나기 때문에 지진분리이음으로 사용할 수 있다. 이 연구에서는 2겹 및 3겹 벨로우즈 시험체의 휨 변형에 대한 내진성능과 한계상태를 평가하였다. 내진성능은 지진하중으로 인한 저주기 피로를 고려하기 위하여 점진반복하중을 적용하여 평가하였다. 평가된 내진성능의 한계상태에 대한 여유도를 확인하기 위하여 일정한 진폭의 반복하중을 적용한 실험을 수행하였다. 실험결과 벨로우즈 시험체는 스테인리스 강재로 제작되어 연신율이 높아 3겹 벨로우즈 시험체의 최대 가력 변위에서도 2겹 벨로우즈 시험체는 3 사이클 이내로 저항하는 한계성능을 가짐을 확인할 수 있었다.