• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.77-81
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• 2021

복합재료의 높은 비강도와 비강성으로 인해 복합재료는 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 탄소 섬유 강화 복합재는 많은 기계적인 구조물에 널리 사용된다. 또한 이방성 특성을 갖는 탄소 섬유 강화복합재는 금속 재료와 달리 섬유 방향에 따라 피로 거동을 이해하는 것은 구조 설계에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 비낌 축(off-axis) 시편에 따라 복합재료의 피로 수명에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 복합재료의 비낌 축 시편(0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 인장 및 피로 시험을 수행하였다. 피로 시험 결과, 복합재의 피로 강도는 섬유 방향이 0도로부터 조금 벗어날수록 피로 강도가 크게 감소하였으며 많이 벗어날수록 적게 감소하였다. 이는 적층 각이 커질수록 섬유의 하중을 지지하는 역할이 감소했기 때문이다. 또한 복합재의 피로 선도에 비낌 축 각도를 평준화하는 피로 강도 비율을 도입하여 피로 수명의 경향을 분석하였다. 피로강도 비율(Ψ)-피로 수명 선도를 이용하여 적층 각도와 관계없이 피로 수명을 단일선으로 표현하였다. 피로 강도비율을 통해 평준화된 피로 선도를 이용하면 2개 이상의 비낌 축 각도를 가지는 복합재의 피로 선도만으로도 임의의 다른 비낌 축 각을 가진 동일한 복합재의 피로 수명 곡선의 도출이 가능하다.

• 대한기계학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.305-312
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• 1984

본 연구에서는 STS 316강의 고온 저사이클 피로강도와 파괴거동을 고찰하고자 고온 대기중에서 변형율 제어에 의한 인장.압축 저사이클 피로시험을 실시하였다. 전 변형율축, 탄성 변형율축 및 소성 변형율축과 피로수명과의 관계를 일정 변형율 속 도하에서 응력축, 온도 및 주파수의 영향과 파괴거동을 고찰하였다.

• 기계저널
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• 제36권9호
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• pp.855-866
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• 1996

승요차 앞자축에 장착되어 회전하면서 동력을 전달하는 드라이브축은 운행중에 주로 비틀림하중을 받는다. 따라서 동 부품의 피로해석 및 설계를 위해서는 실제 운행중에 받는 서비스토크의 크기, 주파수 등에 관한 데이터가 필요하다. 차량에 탑재된 엔진의 토크와 회전수 등의 규격으로부터 드라이브축에 부가되는 최대 토크 값을 예측할 수 있으나, 자동차 운행주에는 승차인원, 도로조건, 운전자의 운전습관 등 여러가지 외적인 영향으로 인하여 서비스토크가 불규칙하게 변할 것으로 예상되므로 서비스토크를 정확히 예측하기는 어려운 실정이다. 또한, 최근의 자동차 구조부품에 대한 설계개념이 무한수명 설계에서 경량화 설계로 변화되고 있으며, 따라서 자동차 드라이브축도 실제 운용하중을 바탕으로 한 정확한 수명예측 및 강도설계가 요구되고 있다. 본 연구에서는 4륜구동형 승용차용 드라이브축에 대해 실제 운용하중에서의 피로수명을 예측하기 위해 1)텔리메트리를 이용하여 토크를 측정하고, 2) 일정진촉하중하에서의 드라이브축의 비틀림 피로시험을 수행하고, 3) 일정진폭하중하에서의 드라이브축의 비틀림 피로시험을 수행하고, 4) 축류 소재의 피로특성 데이터를 구성하여 5) 자체 개발한 프로그램으로 피로수명을 예측하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.263-271
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• 2010

이 연구는 국내에서 생산되고 있는 철근이 반복하중을 받는 경우의 파괴 특성에 대한 검증을 목적으로 한다. 이 논문은 철근콘크리트 하부구조(파일과 교각)에 배근된 축방향 철근에 대한 저주파 피로 거동을 다루었다. 전체 81개의 철근 실험체에 대하여 변형률 진폭에 따른 반복 축방향 변형률 제어 방식으로 저주파 피로 실험을 수행하였다. 실험 변수는 인장변형률과 압축변형률의 비율, 축방향 철근의 항복강도, 철근지름에 대한 철근길이의 비율, 철근의 크기와 변형률 진폭으로 선택하였다. 이 논문에서 실험 결과에 따른 저주파 피로 거동과 저주파 피로 수명을 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.1-6
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• 2004

축방향 인장응력이 작용하는 두께 20-80mm의 SM520-TMC강 맞대기 용접부를 대상으로 피로시험을 수행하였다. 시험 결과를 통계 분석하여 두께의 변화 및 용접방법에 따른 피로 강도를 검토하였다. 공칭응력을 기준으로 한 피로강도는 국내외의 기존 기준을 만족한다. 두께가 작은 경우에는 시험체의 제작오차에 따른 휨응력이 상당히 큰 것으로 나타났다. 측정값을 기준으로 한 피로강도는 공칭응력을 기준으로 한 경우보다 두께가 작은 20mm 경우 크게 증가하였다. 피로강도의 감소는 Gurney의 제안식과 유사한 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권3호
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• pp.47-52
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• 1999

피로시험은 구조설계에 있어서 필수적인 과정으로서, 구조물의 요구수명 만족여부를 판단하기 위해 수행된다. 본 연구에서는 750㎾급 수평축 풍력발전 시스템용 복합재 회전날개가 요구수명 20년이상 안전하게 운용되어질 수 있는지에 대한 검토를 수행하였다. tan Bond의 실험식과 S-N선형 손상 방법을 사용하여 요구 피로강도를 계산하였으며, 설계된 복합재 회전날개의 유한요소 해석 결과와 비교하기 위해 측정하중 스펙트럼과 Spera의 피로하중 실험식을 이용하여 회전날개에 적용시킬 피로하중을 계산하였다. 계산된 피로하중에 대한 유한요소 해석을 수행하여 검토한 결과, fan Bond의 실험식을 이용하여 예측한 최대 요구 피로강도보다 낮은 범위에 있음을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.93-101
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• 2015

철도차량에서의 축은 안전한 운행을 하기 위해서는 중요한 역할을 함으로서 그 강도 및 내충격성, 재질, 안전계수, 응력 및 변형이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 Model 1과 Model 2의 시뮬레이션 모델들이 있다. 이 모델들은 CATIA와 ANSYS로 설계, 구조 및 피로 해석을 통한 융합 기술을 수행함으로서 연구된다. Model A의 최대 변형량과 최대 등가응력이 Model B보다 더 작음으로서 Model A가 Model B보다 내구성을 더 가지고 있다. 본 연구 결과를 철도 차량의 부품 설계에 응용함으로서 파손을 방지하기 위한 내구성이 고찰될 수 있다. 그리고 디자인 면에서의 융합 기술로의 접목도 가능하여 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제22권2호
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• pp.3-7
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• 2004

재료에 단순 인장시험에 의해 구한 항복강도의 2/3의 축응력을 부가하면, 소성변형과 파괴는 일어나지 않지만, 상당한 사이클로 반복하여 부가하면, 파괴가 일어난다. 이것을 피로파괴라고 한다 대부분의 구조물이나 기계부품은 재료의 항복응력 이하의 반복하중을 받으면서 작동되므로, 피로파괴가 자주 발생한다.(중략)

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권8호
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• pp.751-757
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• 2016

본 논문은 스테어케이스법을 사용하여 크랭크 스로 부품용 S34MnV강의 피로한도의 신뢰도를 평가하는 것이다. 크랭크 스로 부품의 소재는 S34MnV이며, 뜨임 및 풀림 열처리된 단조강이다. 본 연구에서는 설계피로강도의 신뢰도를 예측하기 위해 축 하중 일정진폭 피로시험을 수행하였다. 시험편은 평균응력 0 MPa의 동일한 응력부하를 적용하였고, 즉 응력비는 -1로 하였다. 피로시험 결과는 Dixon-Mood 접근법으로 평가하였다. 스테어케이스법에 의해 예측된 피로강도의 평균과 표준편차는 각각 296.3 MPa 및 10.6 MPa로 나타났다. 마지막으로 어떤 임의의 파손 확률에 대한 피로강도의 신뢰도를 예측하였다. 본 연구에서 제안한 예측법은 단조강의 설계 최적화를 위한 피로강도 값을 결정할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1495-1501
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• 2011

본 연구는 동력전달 장치인 추진축이 차량 주행중 상하운동에 따라 생기는 자재이음의 내구성에 대한 강도 해석을 하였다. 유니버설 조인트에서의 최대 등가 응력과 전변형량은 요크 부분에서 $1.3177{\times}10^3$Pa및 $3.6148{\times}10^{-4}$m로 크게 나타났다. 'SAE bracket', 'SAE transmission' 및 Sample history'의 불규칙 피로 하중들 중에서는 하중의 변화가 극심한 SAE bracket'의 경우가 사용 가능 수명이 15951 Cycle 정도로 가장 짧은 것을 볼 수가 있고 하중의 변화가 가장 완만한 Sample history'에서 사용가능 수명이 $2{\times}10^7$ Cycle 정도로 가장 긴 것을 알 수 있었다. 피로 하중의 빈도수로서는 SAE Bracket history'가 80% 정도로서 가장 높게 나타나 파손의 가능성이 큼을 알 수 있었고 Sample history'가 5%로서 가장 낮게 나타났다. 그리고 구속 조건을 가하여 한 Harmonic response 해석에서의 최대 변위는 58Hz에서 일어났다. 이러한 진동수에서의 최대 변위는 0.00261m가 되었다. 본 연구의 결과를 종합하여 동력전달 장치인 추진축에 응용한다면 그 파손 방지 및 내구성을 예측하는데 활용이 클 것으로 사료된다.