• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7754-7760
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• 2015

조향계부품인 아우터타이로드 조립체에 대하여 경량화를 위한 최적화를 수행하였다. 지금까지의 아우터타이로드의 최적설계해석에서는 인너타이로드가 제외되었으나 본 연구에서는 조립체에 대한 최적화를 실시함으로써 실제 시험모드와 동일한 조건을 묘사하였다. 경량화 재료는 알루미늄 단조재이며 최적화 대상은 좌굴하중에 견딜수 있는 최소 중량의 아우터 타이로드 조립체의 형상이다. 형상 최적화 기법으로는 비선형 모델의 최적화 기법인 반응표면법과 크리깅 내삽법을 적용하였으며 초기모델 대비 각각 16.3%, 16.6%의 중량 감소 효과를 얻을 수 있었다. 근사모델로부터 얻은 최적설계 모델은 유한요소 해석을 통하여 검토한 결과 좌굴하중 예측치는 각각 2.6% 2.04% 중량예측치는 0.17% 0.13%의 오차를 가지고 있어 크리깅 기법 근사 모델이 더욱 최적해에 가까운 결과를 도출할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4375-4380
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• 2015

선박용 디젤엔진 부품인 블랭크 단조품 가열 시 생산성 및 품질을 향상시키기 위하여 새로운 가열공정을 제안하였다. 본 연구에서는 새로운 블랭크 가열공정을 평가하고 가열공정 설계기준을 정립하기 위하여 수치해석 전용 프로그램인 ANSYS를 사용하여 재료의 비선형을 고려한 온도분포, 열응력 해석을 수행하였다. 가열조건은 승온단계와 유지단계로 구성되어 총 32시간이며 가열 시 시간경과에 따른 블랭크 내 외부의 온도분포와 열응력 변화를 평가하였다. 그 결과 가열 시 승온단계에서 블랭크 내 외부 온도차는 시간이 경과함에 따라 점차 증가하여 최종 승온단계에서 최대 온도차가 발생하나 유지단계에서 온도차는 점진적으로 감소하는 반면에 가열이 시작되어 10시간 경과 후 블랭크 내부에는 최대 등가응력 $12.5kg/mm^2$가 발생한다는 것을 알 수 있다. 따라서 단조품 가열공정을 설계함에 있어서 가열 후 10시간 경과 시, 즉 노내 온도 $650^{\circ}C$에서 블랭크 내 외부 온도차는 $150^{\circ}C$이내가 되도록 관리해야 한다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.100-106
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• 2014

There is a growing need to introduce advanced pressure vessel steels with higher strength and toughness for the optimizatiooCn of the design and construction of longer life and larger capacity nuclear power plants. SA508 Gr.4N Ni-Cr-Mo low alloy steels have superior strength and fracture toughness, compared to SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steel. Therefore, the application of SA508 Gr.4N low alloy steel could be considered to satisfy the strength and toughness required in advanced nuclear power plants. The purpose of this study is to characterize the microstructure and mechanical properties of SA508 Gr.4N low alloy steels. 1 ton ingot of SA508 Gr.4N model alloy was fabricated by vacuum induction melting followed by forging, quenching, and tempering. The predominant microstructure of the SA508 Gr.4N model alloy is tempered martensite having small packet and fine Cr-rich carbides. The yield strength at room temperature was 540MPa, and it was decreased with an increase of test temperature while DSA phenomenon occurred at around $288^{\circ}C$. Overall transition property of SA508 Gr.4N model alloy was much better than SA508 Gr.3 low alloy steel. The index temperature, $T_{41J}$, of SA508 Gr.4N model alloy was $-132^{\circ}C$ in Charpy impact tests, and reference nil-ductility transition temperature, $RT_{NDT}$ of $-105^{\circ}C$ was obtained from drop weight tests. From the fracture toughness tests performed in accordance with the ASTM standard E1921 Master curve method, the reference temperature, $T_0$ was $-147^{\circ}C$, which was improved more than $60^{\circ}C$ compared to SA508 Gr.3 low alloy steels.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.952-962
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• 2015

열간 링 롤링 공법은 열간단조 후의 잠열을 이용하기 때문에 가공 부하가 적고 최종 환형제품에 가까운 제품을 제조하는 장점이 있다. 본 연구에서는 열간 링 롤링 공법에 의한 대형 직경의 환형 부품의 다중형상 링 제조를 목표로 AFDEX2D 및 AFDEX3D/HEXA/RING 시뮬레이터(simulator)를 이용하여 열간 단조공정부터 링 롤링 공정까지 연계된 공정을 유한요소 해석하였다. 또한 링 롤링공정의 유한요소해석 시간을 줄이기 위해 소성변형이 일어나고 있는 영역에서만 요소망을 조밀하게 재구성하는 이중요소 시스템을 적용하였다. 이 유한요소해석 결과를 바탕으로 실제 공정을 설계하고 실험하여 개발된 제품이 품질 규격을 만족하는지를 확인하였다. 또한 링 롤링 실험 완성품을 통하여 부품의 품질수준 및 공정능력을 평가하였다. 그 결과, 개발된 환형 부품은 40%의 투입재료 감소과 최종 제품의 원소재 회수율이 24% 증가하였다. 또한 링 롤링 제품은 내, 외경의 진원도가 0.5mm로 우수하였으며 공정능력 분석결과 외경 Cpk 1.49, 내경 Cpk 0.85를 확보하여 환형 부품의 다중 형상 열간 링 롤링 공정의 최적화를 실현하였다.