• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권6호
• /
• pp.757-762
• /
• 2010

탄소섬유강화 복합재료는 금속재료에 비하여 높은 비강성과 비강도 등의 우수한 기계적 성질을 나타내고 있으며, 이러한 이유로 최근 경량화가 요구되는 항공기용 재료와 자동차용 재료 등으로 그 사용이 급격히 증가하여 금속재를 대체하고 있다. 그러나 대부분의 기계구조물에서는 반복하중에 의한 피로 파손이 주로 발생하고 있다. 그러므로 섬유강화 복합재를 사용한 기계구조물의 내구성을 확보하기 위해서는 이에 대한 피로 해석 및 내구성 평가가 필요하다. 따라서 피로 손상 모델을 이용하여 피로 시험으로부터 구한 손상량을 이용하여 피로손상 누적곡선을 획득하고 해석하였다.

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

• 한국융합학회논문지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.13-18
• /
• 2014

본 연구에서는 굴착기에서의 리퍼의 형상에 따른 구조 및 진동, 피로해석을 하였다. 2가지의 모델들 모두, 작업장치의 바디와 이어지는 축에서 최대 응력이 발생하였고 최대 변형량은 직접작업부에서 발생하였다. Model 1이 Model 2 보다 내구성면에서 구조적으로 더 안정적이라고 사료된다. 불규칙 피로 하중들 중에서는 하중의 변화가 극심한 'SAE bracket history'의 경우가 대체적으로 가장 불안정한 경향을 보이고 있고, 비교적 하중의 변화가 완만한 'Sample history'의 경우가 가장 안정함을 보이고 있다. 본 연구의 결과를 종합하여 굴착기에서의 리퍼의 설계에 응용한다면, 그 파손 방지 및 내구성을 검토하여 그 설계에 유용하게 활용될 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.47-54
• /
• 2014

선체 내구성은 기존 선급 규격에 의하여 구조 치수를 결정한 후 이러한 치수의 선체구조에 대하여 스펙트랄과 결정론적 및 간이 방법에 의하여 평가되고 있다. 이러한 방법은 선체재료를 선급 규격에서 제안하고 있는 재료로 구성하는 경우에는 적용할 수 있으나 선체 재료를 신소재로 구성하는 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 피로 손상을 평가하기 위하여 선체에 부하되는 단기간 선체 가속도를 직접 측정하고 이러한 데이터를 기초로 구조설계와 피로수명평가방법이 확립되지 못한 소형 선박의 선체 내구성을 선형누적손상 법칙으로 평가하는 방법을 제안하였다. 개발된 폴리에틸렌 보트의 경우 최대 가속도 상태에서 보트에 부하되는 최대 Von-Mises 응력은 1.8MPa로서 $1{\times}10^9$ 사이클 피로강도 5.9MPa 아래에 있고 유한피로수명개념을 적용한 폴리에틸렌 보트의 내구수명은 415년으로 평가되어져 거의 무한수명을 가지고 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.39-45
• /
• 2017

LNG 산업의 핵심시설인 LNG 저장탱크는 주로 9% 니켈강형 내조와 프리스트레스 콘크리트의 외조로 구성되어 있다. 1896년 상업운전 이후 내조의 피로와 외조의 내구성 저하로 인한 구조물 성능 열화의 위험성 증대에 선제적으로 대응할 수 있도록 수명평가 프로그램이 필요하다. 이 연구는 LNG 저장탱크의 내조에 대해 피로평가와 외조의 내구성(탄산화, 염해)을 평가할 수 있는 수명평가 프로그램을 개발하였다. 내조 탱크는 3가지의 주요 시나리오를 정의하여 구조해석과 마이너 손상법칙이 적용된 피로수명 해석이 수행된다. 외조 탱크의 탄산화 평가는 이산화탄소 함량과 침투 깊이 데이터를 이용하여 콘크리트 피복두께에 따른 탄산화 진전을 예측한다. 외조 탱크의 염해 평가는 다양한 입력조건 고려와 신뢰도 있는 결과를 도출하기 위해 공개 프로그램인 Life-365프로그램에 연계하는 방안으로 구축하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.1-7
• /
• 2023

기존 신축이음장치 교체 시간을 절감하고, 차선별 부분교체가 가능하도록 보수성을 개선한 신축이음장치 시스템(HRS)에 대하여 실물규모의 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험을 수행하여 내구성을 평가하였다. 수직하중 피로시험결과 레일형 신축이음장치의 최대응력은 170 Mpa이며, 이는 HRS 신축이음장치레일의 항복강도 355MPa의 약 47.8% 수준이다. 보수성을 개선한 HRS 신축이음장치의 수직하중 피로시험은 도로교설계기준에 따라 재하판의 크기와 하중을 설정하였고, 200만회 수직하중 피로시험과 윤하중 성능실험에 있어서 파괴거동을 나타내지 않았으며 그 내구성과 안전성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권8호
• /
• pp.781-785
• /
• 2015

엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic ; EP)에 대한 내구성 평가를 위해 현재 새롭게 국내에서 개발한 초음파 피로시험법을 이용하여 EP 중에서도 결정화 속도가 빠르고 결정화도가 높은 범용 POM(Polyoxymethylene) 소재에 대한 초음파 가속피로시험 거동을 평가하고자 하였다. 이에 본 연구에서 사용된 POM 소재의 밀도는 $1.37g/cm^3$, 동탄성계수는 3.49 GPa 로 측정되었으며, 초음파피로시험 20kHz, 응력비 R= -1 의 판상시편 두께 (4t, 7t, 10t)에 따른 피로수명평가 결과 전체 응력진폭 5.0~6.0MPa 부위에서 피로한도를 확인하였다. 피로시험 후 파단 면을 관찰한 결과 7t, 10t 두께 시편의 크랙 시작위치에서 미소 공동들이 서로 연결된 형태의 잔금(crazing) 균열현상으로 파단된 dimple 구조형상을 전자현미경을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.103-110
• /
• 2014

In this study, spur and helical box models of an existing machine tool are investigated using structural and fatigue analyses. As the helical box model is shown to have less stress and deformation than those characteristics of the spur box model, the helical box has more strength and more transmission efficiency on the structure. In terms of fatigue analysis, the helical box model has more repeated fatigue strength than that of the spur box model. These study results can be effectively utilized in the design of real gear boxes of machine tools by anticipating and investigating prevention and durability against damage.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.16-20
• /
• 2020

차량이 주행 중에 그리고 항공기가 활주로에 착륙하는 순간과 활주 중에 발생하는 피로는 착륙장치, 기체와 차량의 현가장치 등에 수명 주기와 밀접한 관련이 있다. 휠에 작용하는 하중들은 종축 힘, 횡력, 수직력과 제동력이다. 차량의 동특성과 내구성을 연구하기 위해 본 논문의 시뮬레이터는 시험실에서 실제 노면 형상을 재현에 사용된다. 그러므로 제품 개발 시간과 비용을 절감할 수 있다. 하드웨어적으로 유압 피로 시뮬레이터 구조의 중요한 요소는 각 축을 분리하고 여러 하중과 진동을 견뎌내는 것이다. 본 논문의 역기구학적 해석 방법은 Dummy wheel 중심에서 축 방향으로 최대 동작 변위를 준 후 커플링에 의한 유압 서보 작동기의 작동 크기를 도출한다. 해석의 결과는 실제 노면 형상을 정확하게 재현하기 위해 축 간의 커플링이 미약함을 확인하는 것이다.

• Composites Research
• /
• 제28권4호
• /
• pp.226-231
• /
• 2015

CNT(carbon nanotubes) 강화 알루미늄 나노복합재는 우수한 기계적 특성으로 자동차용 차세대 경량재료로 주목을 받고 있으나 소재 제조 과정에 있어 CNT의 균일 분산 확보가 어렵고 대량제조 공정 확립이 어려워 자동차 부품으로의 적용이 어렵다. 그러나 점차 CNT 생산이 대량화 되고 있고 복합재로서의 특성이 개선되고 있다. 따라서 본 연구는 CNT강화 알루미늄 나노복합재의 현 수준을 확인하고 자동차 부품 관점에서의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 평가에 사용된 소재는 20L급 High energy milling기에서 알루미늄 분말과 CNT를 혼합한 후, 소결 및 압출하여 봉상(${\phi}80$)으로 제조되었다. 소재 관점에서 기계적 특성 및 열적 특성을 분석하였으며, 부품 적용성 관점에서는 현재 자동차 부품에 사용되는 소재와 그 소재가 사용되는 각 부품의 주요 요구 특성을 상대 비교하였다. 고강성과 성형성이 요구되는 부품에 사용되는 상용소재(A390) 및 SiC/Al 복합재와 성형성 비교평가를 진행하였으며, 탄성계수를 측정하였다. 피로 내구 및 경량화가 요구되는 메인베어링캡 양산소재와의 내구성 비교 평가를 실시하였다. 또한 고온 안정성이 요구되는 피스톤용 내열 소재와 열팽창계수 및 열화에 따른 강도저하를 비교 평가하였다. 구배가 큰 금형을 설계하여 단조 가공 후, 성형성(외관 crack 및 성형압 측정)을 비교하였으며, 내구성 평가를 위해 실제 부품인 H사(社) 소형 엔진블록의 메인베어링 캡을 적용하여 일축 단품 피로 시험을 진행하였다. 이를 통해 우수한 소재 특성을 확인하였고, 자동차 구조용 부품으로 적용이 가능함을 확인하였다.