• 대한기계학회논문집A
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• 제33권4호
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• pp.310-320
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• 2009

피닝잔류응력은 통상 XRD 실험법으로 측정되며, 다양한 X-선 조사면적들에서 면적평균해를 준다. 해석연구들 대부분 단일절점 해석해를 소개할 뿐 면적평균해를 전혀 고려하지 않고 있다. 따라서 XRD 실험해와 큰 차를 갖는 것은 자명하다. 이에 본 연구에서는 3차원 다중충돌 대칭-셀 모델을 활용해, 면적평균 피닝잔류응력해를 얻었다. 대칭-셀은 통합인자와 소성숏을 포함하며, 숏피닝 현상 들이 충분히 반영된다. 대칭-셀 A-D 네 충돌위치 에서 4-절점평균해를 얻었으며, 대칭-셀의 각 단면 ($0.4mm{\times}0.4mm$)에 포함된 전체절점에서 면적평균 해를 얻었다. 그리고 해석해들을 XRD 실험해와 비교했다. 소성숏 면적평균해가 4-절점평균해보다 XRD 실험해로의 근접성이 뛰어났다. 또한 양축 등가응력으로의 완벽한 수렴성을 보였다. 이로써 면적평균해에 기초한 유한요소 알멘선도를 구해, 유한요소 아크하이트, 유한요소 피닝커버리지 및 투사속도들간의 관계식들을 유도하였다. 유한요소 알멘선도는 김태형과 이형일이 정리한 실험적 알멘선도의 추이를 따랐으며, 그 유효성이 한층 향상됐다. 유도식들을 활용하여, 주요 피닝소재들 AISI4340, AISI4140, SPS8에서 유한요소 면적평균 해들을 얻고 XRD 실험해들과 비교했다. 피닝소재 모두에서 표면 및 최대압축잔류응력, 변형깊이가 실험해와 잘 일치하여, 피닝부품들의 잔류응력해 예측에 유한요소 알멘선도가 매우 유용함을 확인 했다. 이상과 같이 본 연구의 면적평균해가 실제 XRD 잔류응력 측정해를 매우 잘 따른다는 점에 주목되며, 궁극적으로 실재하는 숏피닝 잔류응력 평가를 위한 체계적인 해석방법임을 확인했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1235-1239
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• 2012

원자력발전소의 원자로압력용기 상부헤드에는 출력제어 및 정지용 제어봉이 통과하는 노즐이 있으며 이 노즐은 상부헤드 노즐과 J 형태의 홈으로서 용접 되어 있다. 최근 외국의 원자력발전소에서 이 용접영역 주변의 노즐 및 용접부에서 일차수응력부식 균열이 발생한 사례가 보고되고 있다. 본 논문에서는 이 용접부의 용접잔류응력과 운전 중에서의 응력상태를 유한요소해석을 이용하여 평가함으로써 고응력 위치를 확인하고 응력관점에서 균열발생 가능성이 높은 지역을 예측하고자 하였다. 해석결과 용접에 의해서 형성된 잔류응력이 수압시험과 운전조건에 의해 다소 변동되기는 하나 응력분포형태는 큰 변화가 없었다. 전반적으로 노즐내면에서는 용접이 시작되는 지점 주변에서 최대 인장응력이 형성되고 노즐외면에서는 용접이 끝나는 지점 주변에서 최대인장응력이 형성되는 것을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.181-187
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• 1996

이 논문에서는, 탄성 섬유와 점탄성 기지로 구성된 2차원의 단일방향 복합재료가 높은 제작온도로 부터 실온으로 냉각될때 섬유와 기지사이의 계면에서 발생하는 특이 열응력을 조사하고 있다. 계면을 따라 발생하는 잔류 열응력의 특성을 조사하는데 시간영역 경계요소법을 적용하였다. 수치해석 결과에 의하면, 계면응력들은 자유경계면 근처에 이르러 급속히 커지는데, 이러한 특이 잔류응력들은 자유경계면 가까이에서 국부 항복을 일으키거나 섬유와 기지의 결합분리를 야기시킬수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1115-1130
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• 2012

최근 원자로 압력용기 상부헤드 관통노즐 J-groove 용접부 주변에서 균열로 인한 냉각수 누출사고가 발행하고 있다. 이러한 사고의 원인은 용접에 의한 인장잔류응력, 농축된 붕산수 및 응력부식에 민감한 재료로 인한 일차수응력부식균열(PWSCC : primary water stress corrosion cracking)인 것으로 판명되었다. PWSCC 평가는 원자로 건전성 평가의 주요 관심사로서 용접에 의해 발생되는 잔류응력을 정확하게 예측함으로써 가능하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 국내 원자로의 일반적인 J-groove 용접부의 해석절차를 소개하고, 용접해석 관련 변수의 민감도 해석을 통해 잔류응력 예측기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 2 차원 및 3 차원 요한요소해석 방법을 바탕으로 변수 민감도 해석을 수행하였으며, 기존 연구결과와 비교를 통해 해석절차 및 방법의 유용성을 검정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.137-148
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• 2012

가압경수로의 많은 관통관 중에서 니켈 기저 합금인 Inconel alloy 600 계열의 이종금속용접부는 일차수응력부식균열에 민감하며, 이를 평가하기 위하여 용접부에 작용하는 잔류응력분포를 정확히 예측하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 노즐 맞대기 이종금속용접부에 작용하는 일반적인 잔류응력분포를 예측하였다. 이를 위해 노즐 맞대기 이종금속용접부의 형상을 단순화하여 특정한 형상 변수에 따른 용접부 잔류응력분포를 확인하였으며, 이를 토대로 기존 문헌에 제시된 오스테나이트계 배관 맞대기 용접부 잔류응력 분포식을 수정하여 가압경수로 노즐 맞대기 이종금속용접부에 작용하는 일반적인 잔류응력분포 예측식을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.421-435
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• 2008

본 논문에서는 잔류응력과 초기변형을 고려한 비선형 해석을 실시하여 송전철탑의 극한거동을 분석하였다. 송전철탑 전체 해석 모델링에 주주재, 수평재 및 1차 사재는 보(Beam)요소를 사용하였고, 기타 사재 및 보조재는 트러스(Truss)요소를 사용하였으며 구조해석프로그램 ABAQUS(2004)를 사용하였다. ABAQUS Imperfection 옵션 및 Initial condition 옵션을 사용한 초기변형 및 잔류응력 적용의 적절성을 평가하고자 판(Plate & Shell)요소 부재모델과 보요소 부재모델의 해석결과를 비교분석하였다. 보요소와 트러스 요소를 적용한 송전철탑 전체모델의 비선형 해석결과 ${P-{\triangle}}$효과로 인하여 철탑 하부 각재부 주요 부재에 좌굴파괴가 발생하였다. 본 연구에서는 구조물의 안전성에 영향을 미치는 비선형 해석인자 즉 잔류응력과 초기변형의 정도에 따른 안전성 저하값을 정량적으로 평가하여 제시하고 있다. 그러므로, 본 연구의 결과는 실제 송전철탑의 파괴극한거동에 가까운 설계법, 해석법 및 시공법 정립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.565-572
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• 2009

본 연구에서는 EGW공정 적용에 따른 고강도 극후판 EH36-TMCP강 용접부의 역학적 거동 및 파괴인성 $K_{IC}$ 특성을 고찰하기 위해 먼저 자체 개발한 열분포, 열탄소성 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통하여 용접부의 역학적 거동(용접잔류응력, 소성변형율 등의 크기, 분포, 발생기구)을 규명하였다. 그리고 이때 얻어진 잔류응력을 초기응력으로 하여 상용프로그램 ANSYS에서 노치가공으로 인한 응력 재분포 특성 및 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 파괴인성 KIC를 계산하였다. 균열이 존재하는 EGW용접부의 파괴기준$K_{IC}$를 살펴보면, 중첩된 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만 작용하는 경우 보다 파괴 인성치가 다소 감소하는 경향을 보였다. a/W가 작을 경우 중첩의 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만의 경우보다 파괴인성치 차이가 크나, a/W가 증가함에 따라 그 차이가 점차 없어지는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.347-356
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• 2006

본 논문에서는 단면상의 화이버 요소를 사용하여 3차원 강구조물의 점진적인 소성화를 고려하는 실용적인 비선형 비탄성 해석방법을 개발하였다. 부재의 p-$\delta$, p-$\Delta$ 등의 기하비선형은 안정함수로 고려하였다. 잔류응력은 단면상에 있는 화이버 요소에 초기응력을 가하여 고려하였다. 각 하중 단계에서 탄성상태인 단면을 계산하여 축강성과 휨강성을 직접 결정함으로서 점진적인 소성화를 고려하였다. 각 화이버 요소의 응력 변화를 계산하여 변형률 반전효과를 고려하였다. 제안된 해석 방법은 3차원 강구조물의 실용적인 해석 및 설계에 유용하게 사용될 것이라 판단한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.857-864
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• 2013

레이저 정밀 가공은 고품질의 집속 광에너지를 이용하여 재료를 미세하게 가공하는 특수 가공으로 정밀 제조 분야에 적용되고 있다. 그러나 레이저 가공 시 열적 효과로 인해 재료 특성을 저하 시킬 수 있다. 또한, 압연 강재 및 강판의 경우 공정 단계에서 강한 압력으로 제작하기 때문에 반드시 잔류응력이 존재한다. 하지만 압연 강재에 존재하는 잔류응력의 양은 정량적인 예측이 불가능하다. 이러한 잔류응력이 존재하는 재료의 레이저 가공 시 레이저에 의한 부가적인 응력 발생 및 재료에 미치는 열적 영향의 예측 및 평가는 정밀 가공에 있어서 반드시 고려해야 하는 사항이다. 본 연구에서는 레이저 홀 가공 시 발생되는 온도 및 응력을 유한요소 해석과 실험적 방법으로 분석하였다. 재료의 열응력을 예측하기 위해 레이저 홀가공 실험을 수행하여 가열 및 냉각 등의 대한 결과를 도출하였다. 또한 냉각 시간에 따른 응력의 변화를 파악하였고 유한요소 해석으로 예측된 응력을 홀드릴링 응력 측정 기법에 의해 도출된 응력과 비교 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권2호
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• pp.149-154
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• 2012

용접구조물에는 외력이 부가되기 이전에 잔류응력이 걸려 있으므로 용접잔류응력 크기 및 분포 상태는 취성파괴, 피로강도, 응력부식균열, 좌굴, 시효변형과 같은 다양한 형태의 손상에 직접적으로 영향을 끼쳐 잔류응력을 정량적으로 해석하기 위한 지속적인 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 비파괴적인 기법 중 레이저를 이용한 전자처리스페클패턴 간섭법을 이용하여 평판 용접시험편의 외부하중에 따른 전체 거동에 잔류응력의 측정 기법을 제시하고자 한다. 용접시험편에 인장 하중을 가하였을 때, 이를 전자처리패턴스페클 기법을 이용하여 측정하였다. 측정된 결과로부터 용접시험편의 모재부와 용접부의 변형률을 측정하고, 이를 이용하여 탄성계수를 측정하였다. 본 논문은 전자처리스페클패턴 간섭법으로 용접시험편의 용접부와 모재부의 변형률의 차이를 이용하여 잔류응력 값을 산출하는 식을 제시하였고, 이를 수치적으로 계산하여 잔류응력 값을 산출하였으며 측정 결과, 모재부에 비해 용접부의 탄성계수가 약 3.7배 높은 약 8.46 MPa로 측정되었다.