• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.331-342
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• 2009

Miner의 피로손상법칙을 적용하여 피로파괴에 대한 한계상태함수를 표현하고, 실제 국내 통행차량의 통계적 특성을 반영하여 LRFD 설계기준(안)의 피로설계트럭모형과 현 도로교설계기준의 DB-24 하중에 대한 피로파괴 신뢰도해석을 수행하였다. 피로한계상태함수는 Miner의 피로손상법칙을 확률변수의 함수로 나타내고 이들 확률변수에 대하여 국내 통행트럭 등의 실측 통계자료를 분석하여 구한 통계치와 문헌에 보고된 결과를 조사하여 구한 통계치를 적용하여 지간별 및 피로상세별 신뢰도지수를 Rackwitz-Fiessler법으로 구하고, 신뢰도해석 결과를 분석하여 LRFD 설계기준(안)의 피로설계트럭모형을 제안하였다. 아울러, 제안된 피로설계트럭모형을 적용하여 단경간 및 3경간 연속 플레이트 및 박스 거더교의 총 16개 실교량에 대한 피로설계를 수행하고, 설계결과를 현 도로교설계기준의 DB-24 하중에 의한 피로설계 결과와 비교하여 LRFD 피로설계트럭 모형의 적용성을 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.159-169
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• 1997

최근 중화물 차량의 적재율 증가와 교통량의 증가 등으로 인해 강도로교에서는 반복하중에 의한 피로손상이 많이 발생하고 있으며 이러한 손상은 교량의 안전성에 심각한 영향을 미치고 있다. 따라서 사용기간 동안에 발생하는 피로손상을 합리적으로 반영할 수 있는 피로설계하중을 결정하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 먼저 미국 AASHTO의 LRFD 피로설계방법을 고찰하였으며 그 결과 교폭에 관계없이 1대의 피로설계트럭을 재하하여 설계하는 것은 일정한 안전수준을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 따라서, 교폭에 따라 설계하중 재하방법을 다르게 하는 것이 보다 일관성 있는 안전수준을 가지는 것으로 나타났으며 본 연구에서는 다양한 교량구조형식과 통행특성에 따라 발생하는 피로손상을 합리적으로 반영할 수 있는 피로설계하중의 재하방법과 수준 및 형식을 제시하였다.

• 기계저널
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• 제29권2호
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• pp.118-124
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• 1989

피로파괴의 발생원인을 살펴보면 다음과 같이 4가지로 구별된다. (1) 설계불량 (2) 가공불량 (3) 소재불량 (4) 부적절한 사용 그러나 현재 기계설계시 일반적으로 형상계수 및 충격계수를 포함한 안전율을 여유있게 고려하기 때문에 피로강도가 간접적으로 설계시 반영되어 피로파괴는 주로 가공이나 원소재 불량 및 사용상의 부주의에 의한 경우가 대부분이다. 즉 기계가공 도중에 노치가 유입되어 응력집중을 발생시키거나, 규정된 표면처리 혹은 열처리가 이루어지지 못해서 재료의 피로강도가 저하한 경우가 많으며, 소재 역시 비금속 개재물이 다량 함유되어 있거나 열처리 특성이 조악한 소재가 사용되어 요구되는 강도를 확보하지 못한 경우도 많다. 그 반면 사용자 측에서도 설계강도를 무시한 과부하를 인가하거나, 부식환경 혹은 고온에서 사용하여 피로파괴를 촉진시키는 경우도 있으므로 사용자도 설계조건을 인식하여 그 한계를 넘지 않도록 해야 한다. 피로파괴는 단순한 원인에 의한 경우가 적고 복잡한 여러 형상이 중첩되는 경우가 많기 때문에 해석하기 어려운 경우가 많다. 결국 피로 파괴의 방지는 피로강도를 저하시킬 수 있는 요인들을 종합하여 설계단계에서부터 최종 사용단계까지 지속적인 관리에 의해서만 달성 될 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.322-325
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• 2010

철강 플랜트 주요 설비인 전로를 지지하는 장치의 접합부 강도설계를 위해 작용하중은 해석적인 방법으로 신뢰성 있게 계산하였고, 정적하중에 의한 응력은 ASME 규정에 따른 허용응력으로 평가하였다. 한편 피로설계 측면에서는 전로와 같은 대형 용접구조물은 강도상 취약부인 용접부에서 다양한 용접비드 형상에 따라 국부응력이 크게 달라지므로 설계단계에서 피로수명 평가에 어려움이 있었다. 따라서 전로 지지장치 접합부 피로설계는 설계단계에서 피로수명을 평가하는 실용적이고 안전측 방법으로 알려진 Hot Spot 응력을 사용하고 공신력을 갖는 설계규정인 ASME와 영국 PD 5500 절차에 의해 평가하였다. 평가결과 두 규정 모두 안전측에서 평가되는 것을 확인할 수 있었고 이 방법은 피로하중이 지배적인 대형구조물의 설계단계에서 유용한 방법으로 활용할 수 있으리라 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.241-249
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• 2003

강교의 구조적 거동은 강도 및 사용성이 충족되고, 피로안전성이 확보될 때 공용수명을 충분히 확신할 수 있다. 그러나, 현재 교량의 피로에 관한 연구들은 상당히 부족하여 이 분야에 대한 지속적인 연구가 절실히 요구된다. 본 연구는 강교의 장기적인 피로안전성을 확보하기 위해서 실무에 적합한 피로설계지침의 방향을 제시함을 목표로 수행되었다. 연속된 강재 트러스교에 실교통량의 누적빈도수를 적용시켜 분석한 결과, 국내의 피로설계규정은 응력범위와 피로강도가 국외의 주요 설계기준에 비하여 과대평가 되는 것으로 나타난다. 따라서, 향후 국내의 피로설계지침에서는 피로설계조항들이 피로설계에 합리적으로 규정되는 것이 필요하다.

• 기계저널
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• 제18권1호
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• pp.34-41
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• 1978

일반적으로 피로파괴의 사고원인으로는 무적합한 설계재질의 불량, 공작 및 기계조작의 미스등이 있다. 어떤 기계에 대한 파괴원인규명이 확실할 경우에는 그 대책도 쉽게 강구되지만, 원인규명이 불확실한 경우에는 매우 어렵게 된다. 만일 어떤 기계에 대하여 사고의 원인이 될만한 제인자들 에 대한 보완이 잘되어 있다고 하더라도 파괴가 일어 났다고 하자, 그러면 설계자는 안전설계를 하였는가또는 파괴에 대한 대책을 어떻게 강구하는게 좋을 것인가 하는 문제로서 고심하게 된다. 이러한 경우, 먼저 생각할 수 있는 것은 사용재료의 선택 및 가공 또는 열처리가 제대로 되었다 고 하더라도 피로강도에는 Scattering현상이 발생한다는 것을 고려하는 것이 좋겠다. 이러한 경우 설계자는 Scattering을 충분히 고려하여 파괴가 일어나지 않는 설계를 할 필요가 있고, 설계개선 에 따라서 미지의 Scattering을 보완할 수 있는 문제를 생각할 수 있어야 할 것이다. 그렇기 때 문에 설계자는 특히 피로강도에 관한 충분한 지식을 가지고 강도에 대한 Scattering에 대해서도 경험을 쌓고 새로운 자료 에 관심을 기울려 피로파괴방지에 노력하는 것이 좋을 것이다. 따라서 본 원고에서는 독자 제현께서 이미 알고 있으리라 믿어지는 내용을 간추려 보기로 하였고, 내용 별로 는 (1) 설계의 본찰, (2) 재료의 선택과 열처리, (3) 피로지동에 영향을 주는 열처리의 제인 지, (4) 피로파괴와 설계, (5) 안전설계, (6) 신뢰성과 안전성등에 대하여 기술하여 보겠다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.211-221
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• 2007

교량의 피로파괴에 대한 Miner의 피로손상법칙을 적용하여 여러 확률변수로 표현된 피로파괴 한계상태함수에 대한 신뢰도해석을 국내에서 측정된 통행차량의 통계적 특성을 반영하여 수행하였다. 신뢰도지수의 산정에 필요한 확률변수 가운데 등가모멘트, 충격계수비, 등가하중비는 국내의 최근 측정자료를 분석하여 통계치를 산정하였으며, 피로강도, 활하중 횡분배비, 연행하중비는 국외에서 측정된 문헌자료의 통계치를 적용하였다. 신뢰도해석을 통하여 피로설계트럭의 종류, 교량수명, ADTT, 피로상세, 등가하중비, 피로설계트럭의 총중량 등의 피로손상에 관련된 여러 파라미터가 신뢰도지수에 미치는 영향을 분석하였다. 본 논문의 피로파괴에 대한 신뢰도해석 결과는 국내 LRFD 설계기준의 피로설계트럭모형과 피로한계상태의 하중계수를 결정할 때 기초 자료로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 기계저널
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• 제16권4호
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• pp.41-48
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• 1976

재료의 피로문제에 대해서는 꽤 오래 전부터 많은 연구가 이루어져왔고, 피로의 현상파악에서부 터 피로이론의 구명, 나아가서는 실제문제로서의 피로설계, 피로수명예측 등에 기여한 업적은 아 주 크다 하겠다. 그러나 종래의 피로문제연구의 방향이, S-N 곡선에서 얻어지는 피로한계강도 (더 정확한 표현으론 피로파괴한계강동)에 바탕을 두고, 정력확적인 설계관례인 안전계수의 도입 을 빌려, 피로강도를 실용화할려는 선에서 이루어져 왔다고 보겠다. 재료의 피로한계강도란, 그 정의로 미루어, 다분히 정적으로는 극한강도 또는 피로강도의 개념에 견주어 질 수 있는 공칭응 력으로써 탄성학적으로 해석될 수도 없고, 다만 탄역성이론의 개념을 바탕으로 근사해석례만이 허용되고 있을 뿐이다. 재료에는 소위 평활재이건 절결재이건 간에 또 검출여부에 관계없이, 내외 부에 대소각종의 결함이나 역학적 불연속부가 잠재해있음은 이미 공지의 사실이며, 이들 결합, 불 연속부등이 외하중하에서 응분의 응력집중원이 되어 재료를 전반적인 파괴로 몰고 갈 수 있다 함 도, 또한 이러한 역학적거동이 피로파괴에 까지 확장해석될 수 있을 것이란 것도 이미 잘 알려져 있는 터이라 하겠다. 재료내외부의 제결합을 응력집중이 극대인 crack로 대체해서 외하중하에서 의 응력장거동을 해석한 선형탄성파괴역학(LEFM)은, 바로 이러한 실제재료의 강도설계에 보다 큰 정확성을 부여한 방법론적 학문이라 하겠고, 나아가서는 재료의 파괴기구를 파헤치는데 진일 보적인 역학적인 수법이라 하겠다. 취성파괴, 연성파괴에 바탕을 둔 파괴역학(LEFM)을 피로파괴 에 적용시키는 데는 상당한 문제점들을 수반할 것임은 충분히 인지되나, 제한된 경계조건하에서 의 적용 예는 종래의 어떤 방법에 의한 것 보다도 피로강도설계, 안전사용 피로수명예측 등에 획기적인 진전을 보여주고 있다. 파괴역학은 crack 재의 강도학이고, 더 구체적으로 음력학대계수 (stress intensity factor) K 또는 이와 연연되는 parameter 인 strain energy release rate(G), crack-tip plactic zone size r$_{p}$,.rho., crack-tip opening displacement .phi., strain intensity 등을 쓰는 재료강도학이기 때문에, 이 수법을 피로파괴에 적용시킴은, 종래의 공칭응력으로 피로 문제를 다루던 방법과는 판이하다 하겠다. 본고에선 파괴역학의 관점에서 피로구열의 안정성장을 논하고, 과거 10여년간의 피로 crack문제에 대한 연구방법, 실험방법 등을 소개하는 방향으로 고 를 진행시켜 나가겠다.

• 기계저널
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• 제21권6호
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• pp.450-457
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• 1981

시대의 흐름은 계속 각분야에 발전을 가져오게 하고 또 발전을 요구하고 있으며 설계분야에서도 꾸준히 발전의 요구가 고조되고 있다. 재료의 물성과학적인 미시적 피로파괴의 연구와 파괴역 학적인 파괴거동의 예측은 많이 발전되어 있는 현 사회이지만 실제의 피로설계분야에 서는 일 반화 보급이 미급한 실정이며 우리가 흔히 말하는 최적설계, 안전설계, 및 경제적 설계를 위하 여서는 피로강도를 기준으로 하는 설계의 개발이 잘 이루어져야 할 것으로 생각된다.

• 기계저널
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• 제29권2호
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• pp.144-152
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• 1989

피로 해석과 관련한 기초적인 사항과 실제 현업에서 해석 혹은 계측을 통하여 피로 수명을 예측 하고자 할 때 고러할 점들과 적용례를 설명하였다. 설계단계에서부터 피로해석이 실용화되고 계측 등을 통한 자료축적으로 높은 신뢰도의 구조물이 설계. 제작되었으면 한다.