• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.493-498
• /
• 2011

구름접촉피로는 차륜과 레일의 반복적인 접촉으로 인하여 발생하는 표면손상현상으로 점차 증가하는 레일손상 중 하나이다. 접촉마모 및 주기적 그라인딩보다 균열의 성장속도가 더 빨라 균열진전이 시작되는 최소균열크기(minimum crack size for growth)는 레일의 파괴방지 및 유효한 유지보수전략을 수립하는데 기초자료로 활용된다. 본 연구에서는 최소균열크기를 예측하기 위하여 차륜레일의 접촉에 영향을 미치는 주요 파라미터를 변화시키면서 최소균열크기의 변화를 살펴보았다. 이를 위하여 Fletcher와 Kapoor의 "2.5D"모델을 적용한 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하였으며, 최대접촉하중(1174MPa), 표면마찰계수(0.1, 0.2, 0.3 and 0.4), 잔류응력, 접촉에 의한 표면마모(1.0nm/cycle), 그라인딩량(0.3mm/10MGT)을 파라미터로 하여 해석을 수행하였다. 해석결과 최소균열크기는 해석조건에 따라 1.41-1.95mm로 계산되었다.

• Composites Research
• /
• 제26권2호
• /
• pp.79-84
• /
• 2013

본 연구에서는 적층판 시편의 피로손상 균열진전 시험결과와 적층보강판 구조의 응력강도 해석결과를 기초로 충격손상을 모사한 원공과 노치손상을 내재한 보강재 본딩접합 적층보강판 구조의 피로손상 균열진전 수명예측에 대하여 고찰하였다. 그리고 적층보강판 구조시편에 대한 손상허용 시험결과와 손상진전 수명예측 해석결과를 비교분석한 결과 손상균열 길이 변화에 따라 최종파단에 대한 잔여강도를 예측하고 손상허용성 평가를 할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제11권1호통권38호
• /
• pp.33-42
• /
• 1999

궤도용 차량의 안전성 확보를 위한 연구의 일환으로서 레일강의 균열 발생 조건과 모재와 용접부에 대한 정적파괴거동 및 단일모드 하중하의 피로균열진전거동을 검토하였다. 레일에서 횡방향 균열의 원점은 표면하층균열이며 이는 최대전단응력에 의해 발생하였다. 또한 표면하층균열의 크기가 증가함에 따라 균열의 진전은 전단모드에서 혼합모드로 천이될 가능성이 증가하였다. 용접부의 평면변형률 파괴인성은 조직의 조대화와 경도의 상승으로 인하여 모재에 비하여 약 10% 저하하였다. 용접부의 제 2단계 영역의 피로 균열진전속도는 낮은 ${\Delta}K$ 영역에서 모재에 비하여 저하하였으나 높은 ${\Delta}K$영역에서는 이의 차이가 소멸되었으며 이러한 경향은 R=0.1의 낮은 응력비에서 현저하였다. 이는 용접부의 미시조직이 모재에 비하여 성장하였기 때문이라고 판단된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.529-537
• /
• 2021

LNG 운반선은 선체와 화물창이 일체형인 멤브레인 타입을 적용한 대형선을 중심으로 건조되어 왔으나, 최근 친환경 연료인 LNG의 수요 증가 및 LNG 벙커링 인프라 확대로, 중소형 운반선에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 중소형 LNG 운반선에 IMO B 형식 탱크를 적용하고 설계의 안정성 및 적합성을 검증하는 것을 목표로 하였고, B 형식 탱크를 적용하는 경우 필수적으로 수반되는 파괴역학 기반의 균열 진전 해석 및 가스 누출을 대비하여 설치되는 부분 2차 방벽의 크기의 결정을 위한 내용을 소개하였다. LNG 운반선 적용에 적용되는 국제 규정인 IGC 코드를 이용하여 설계 수명동안 균열 진전 해석에 적용될 응력 분포를 산정하는 방법을 제시하였고, Paris 법칙과 British Standard 7910 (BS 79110) 기반의 균열 진전 해석 프로그램을 개발하여 표면 균열 진전 해석을 수행하였다. 다음으로 2차 방벽의 크기를 결정하기 위하여, 초기 관통 균열의 크기를 가정할 수 있는 방법론을 제시하고, 균열 감지 후 회항 가능 기간인 15일 동안의 관통 균열 진전 해석을 수행하여 국제 규정에서 요구하는 B 형식 화물 탱크의 안정성 및 적합성을 검증하였다. 더 정확한 피로 균열 진전 해석을 위하여 코드 기반에 더하여 직접 해석을 통한 해석 절차 개발 및 검증이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제16권4호통권97호
• /
• pp.13-18
• /
• 1999

섬유강화금속적층재(Fiber Reinforced Metal Laminates. FRMLs)는 고강도금속과 섬유강화복합재료(Fiber Reinforced Composite Materials)를 적층한 새로운 종류의 하이브리드 재료이다. 국산 아라미드 섬유인 헤라크론(Heracron, 코오롱)과 국내 복합재료 제작기술(한국화이바)을 사용하여 섬유강화금속적층재를 제작하고, 이를 HERALL(Heracron Reinforced Aluminum Laminate)이라 명명하였다. HERALL(Heracron Reinforced Aluminum Laminate)의 피로균열성장특성 및 피로균열진전 방해기구를 ARALL(Aramid-fiber Reinforced Aluminum alloy Laminates) 및 Al 2024-T3과 비교해석하였다. HERALL과 ARALL은 균열진전을 저지하는 아라미드 섬유로 인해 뛰어난 피로균열성장특성 및 피로저항성을 보여주었다. 아라미드 섬유의 균열브리드징으로 인한 $K_{max}$의 감소량과 Al 2024-T3의 균열닫힘으로 인한 $K_{max}$의 증가량을 구할 수 있는 응력-COD법을 사용하여 실제로 균열성장에 영향을 준 유효응력확대계수범위를 측정하였다. 균열선단으로부터 균열을 가공하면서 COD 변화량을 측정하여 균열브리징 영역을 구하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권12호
• /
• pp.1281-1286
• /
• 2015

항공기는 다양한 임무를 수행함으로써 장기간 운영 시 비행시간 누적으로 인해 피로균열을 발생시킬 수 있다. 주익 구조물에 균열이 발생하면 수명단축 등 여러 문제점들이 발생할 수 있다. 이의 해결을 위해 피로임계위치(Fatigue critical location, FCL)에서의 균열진전 해석이 필요하다. 균열진전 해석을 위해서는 장시간의 응력 스펙트럼이 필요한데 실제 항공기에서 필요한 만큼의 데이터를 얻는 것은 막대한 시간과 비이 소요된다. 본 논문에서는 SwRI(South West Research Institute)보고서에 제시되어있는 임무별 단시간 하중배수 자료를 바탕으로 Peak-Valley Cycle Counting 을 진행하여 장시간의 응력 스펙트럼을 산출하는 알고리즘을 개발하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제39권2호
• /
• pp.61-68
• /
• 2002

K-a 관계가 동일하면, 선형파괴역학적 견지에서 균열개구 거동이 같다고 가정할 수 있다. 본 연구에서는 실제 구조물과 같은 K-a 관계를 주는 무한판 관통균열의 응력분포를 등가분포응력으로 정의한다. 실제 구조물과 동일한 K-a 관계가 구현되는 응력분포를 간단한 시험편에 작용시켜, 피로균열전파 해석을 수행하면 실제 구조요소의 피로전파수명 추정이 가능하다. 구조물에 대한 K-a 관계는 유한요소법 등의 이산화 수법 혹은 간이 추정법 등에 의하여 추정이 가능하다. 등가분포응력을 이용하여 유효 균열진전 음력을 구하는 방법의 타당성을 검토한다.

• 항공우주기술
• /
• 제8권2호
• /
• pp.13-18
• /
• 2009

본 연구에서는 피로해석을 단순화하기위한 등가 단위하중 방법을 제시하였다. 그리고 등가 단위하중을 이용하여 동체구조물의 피로수명을 평가하였다. 균열진전해석에 필요한 응력확대 계수와 기하학적 형상계수를 계산하기 위하여 유한요소 해석을 수행하였다. 또한 균열진전 방향을 평가하기 위하여 변형률 에너지 밀도 계수를 사용하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.228-240
• /
• 1991

균열진전에 관한 많은 실험결과는 피로 균열진전 과정이 확률과정(stochastic process)임을 보여주고 있다. 따라서, 피로 균열진전에 관한 연구는 확률론적 기반에서 다루어져야 한다. 본 연구에서는 균열의 진전과정을 discrete Markov process로 가정하여, Bogdanoff가 제안한 Markov chain model(MCM)을 이용하여 구조물의 신뢰도를 평가할 수 있는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 구조부재의 파괴형태로 누출, 소성붕괴 그리고 취성파괴를 취하였으며, 초기 균열크기의 변동성, 검사의 효과 등이 고려되었다. 또한, 불규칙 하중은 등가음력의 개념을 도입하여 처리하였다. 그리고, 구조물에의 계산례를 통하여 본 연구의 유용성을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2015

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(${\Delta}K$)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.