• 동력기계공학회지
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• 제11권1호
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• pp.5-15
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• 2007

In the recently released accident-investigation report on blade failure, almost 70% of blade failures was found at low pressure turbine blades, and it is well known that main cause is due to the vibration modes. This paper describes the systematic approach on the root cause of the blade failure at L 0 stage, 30MW single flow industrial steam turbine which had tripped by high vibration after ten-month commercial operation. A fracture was found at the only one damping wire hole of 59 blades, and crack was detected at three damping wire holes by NDT. According to the analysis result for the crack fracture surface and the chain of the sequential operational events, we come to the conclusion that a typical high cycle fatigue is the most dominant factor caused to the blade failure, the resonance frequency margin was narrowed by the cut damping wire and the high cycle vibration was amplified, and then the blade was broken at once by the centrifugal force when the crack reached the critical size.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1275-1282
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• 2012

헬리콥터 로터 시스템은 동적인 하중이 부가되는 구조물로서 복합재료로 제작된 주로터 및 꼬리로터 블레이드를 포함하고 있으며, 복합재료의 피로특성은 내구성과 신뢰성이 우수한 로터 블레이드를 설계하고 제작하기 위해 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 최근까지 안전수명 개념을 기반으로 동적인 하중이 부가되는 복합재 구성품의 피로수명을 평가해왔으나, 제작공정 중 발생 가능한 결함과 운용 중 외부물체의 충돌로 인한 강도저하 현상을 적합하게 고려할 수 없는 단점이 있었다. 손상허용 개념을 통해 이와 같은 단점들은 극복할 수 있으나, 현재까지 효율적이며 경제적으로 적용할 수 있는 방법이 제시되지 못하고 있다. 내결함 안전수명 개념은 손상허용 개념과 마찬가지로 결함과 손상의 영향을 고려할 수 있으며, 민수 또는 군용헬기에 대해 적용이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 결함과 손상이 적용된 복합재 로터 블레이드에 대해 내결함 안전수명 개념을 이용하여 피로시험을 수행하는 방법과 시험데이터를 이용한 피로수명 평가 절차를 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.337-342
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• 2011

매우 큰 편심하중을 지지하면서 상하로 수직위치를 제어하는 의료용 리프트 칼럼은 수직위치의 정확도를 확보하기 위해 매우 낮은 구조적 변형과 진동은 물론 높은 피로강도가 요구된다. 리프트 칼럼은 일반적으로 3단 슬라이딩 붐구조로 유도전동기로 작동되며, 상하운동에 따라 변동응력을 나타낸다. 본 연구에서는 리프트 칼럼의 상하운동으로 야기되는 변동응력에 따른 피로강도를 수치해석적으로 예측하였다. 한 주기 상하운동에 따른 응력변동은 유한요소해석으로 구하였으며, 피로수명은 Palmgren-miner기법과 재료의 S-N선도를 적용하여 예측하였다. 수치해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 리프트 칼럼의 상세형상과 체결부위을 반영한 3차원 FEM모델을 생성하였으며, 칼럼과 패드사이 계면은 접촉조건으로 처리하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1351-1360
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• 1993

본 연구에서는 수적법(hand lay up : HLU)을 이용하여 단 섬유포(chopped strand mat : CSM)형태의 유리섬유를 불포화 폴리에스테르 수지에 강화시킨 복합 적층 판을 대상으로 해수중에서 굽힘·피로시험을 실시하여 피로균열 성장거동을 관찰하고 파면관찰을 통하여 GERP의 피로특성을 검토하였다.

• Wind and Structures
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• 제28권4호
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• pp.225-238
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• 2019

In this paper a novel and efficient computational framework to estimate the stress range versus number of cycles curves experienced by a cable due to external excitations (e.g., seismic excitations, traffic and wind-induced vibrations, among others) is proposed. This study is limited to the wind-cable interaction governed by the Vortex Shedding mechanism which mainly rules cables vibrations at low amplitudes that may lead to their failure due to bending fatigue damage. The algorithm relies on a stochastic approach to account for the uncertainties in the cable properties, initial conditions, damping, and wind excitation which are the variables that govern the wind-induced vibration phenomena in cables. These uncertainties are propagated adopting Monte Carlo simulations and the concept of importance sampling, which is used to reduce significantly the computational costs when new scenarios with different probabilistic models for the uncertainties are evaluated. A high fidelity cable model is also proposed, capturing the effect of its internal wires distribution and helix angles on the cables stress. Simulation results on a 15 mm diameter high-strength steel strand reveal that not accounting for the initial conditions uncertainties or using a coarse wind speed discretization lead to an underestimation of the stress range experienced by the cable. In addition, parametric studies illustrate the computational efficiency of the algorithm at estimating new scenarios with new probabilistic models, running 3000 times faster than the base case.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3215-3224
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• 2022

Latest studies found that for 316LN austenitic stainless steel (ASS), its LCF life decreased noticeably in high temperature water containing a great amount of dissolved oxygen (DO) (2 ppm DO), compared with that in the water containing 50 or 100 ppb DO. This finding is different from previous studies about ASSs. This study confirmed that the 316L had similar behavior to 316LN. The LCF life of 316L in water containing 1000 ppb DO water was considerably shorter than that in the water containing 50 ppb DO. Addition of boric acid & lithium hydroxide and pre-soaking did not display noticeable effects on the LCF life of this material in the water with 1000 ppb DO, indicating the discrepancy between the latest studies and previous studies was not caused by the boric acid & lithium hydroxide and pre-soaking. This study also confirmed that similar to 316LN, when a certain amount of DO was added into the water, the amount of hydrogen absorbed into the material decreased significantly compared with that when the DO was less than 5 ppb.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제19권7호
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• pp.1297-1302
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• 2018

이 연구의 목적은 실제 장애인 선수들을 대상으로 시중에 판매되고 있는 High-end급 핸드 사이클과 새로 개발한 핸드사이클의 크랭킹을 비교 분석 하고자 한다. 현재 대한장애인사이클 연맹에 선수로 등록되어 있는 선수중 동일한 지체유형을 가지고 있는 남자선수 10명을 대상으로 하였다. 대상자들의 운동학적 데이터 획득을 위해 12대의 적외선카메라(Oqus-500)를 사용하였다. 자료 획득을 위해 30초 자료 중 15초 전 후의 크랭킹 3회를 분석하였다. 통계적 검정은 SPSS 16을 이용하여 대응표본 t-test를 이용하여 RX와 시제품의 운동역학적 변인의 차이를 검정하였으며, 이때의 유의 수준은 ${\alpha}=.05$로 하였다. 크랭킹 시 근발현이 가장 높게 나타나는 180~195도 구간에 대한 선수들의 근 피로도 감소를 위해 핸드사이클 크랭크를 곡선으로 제작하여 적용할 필요가 있으며, 향후 연구에서는 핸드사이클의 크랭킹이 경기력 향상의 주요변인인 만큼 구조를 변형시킨 크랭크와 기존데이터를 비교 분석할 필요가 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 논문에서는 비선형 초음파 기법을 이용하여 SUS316L 재료 시편에서의 피로열화를 평가한 연구의 결과를 보고한다. 초음파의 비선형성은 입사 주파수 성분의 크기와 2차 고조파 성분의 크기 비로 정의되는 상대적 비선형 파라미터에 의해 측정된다. 실험을 위해 접촉식 탐촉자를 이용한 계측시스템을 구성하였으며, 안정된 비선형 파라미터의 측정이 가능하도록 계측시스템 자체에서 발생되는 고조파 성분을 억제하고 계측 조건이 일관되게 유지되도록 하였다. 시편으로는 SUS316L 재료의 두 가지 피로열화 시편이 사용되었다. 하나는 봉형으로 회전굽힘피로를 가한 시편이고, 다른 하나는 판형으로 인장피로를 가한 시편이다. 피로조건은 모두 고주기 피로에 해당한다. 전자는 피로가 누적되는 과정에서 비선형 파라미터가 어떻게 변화하는지를 관측하는데 이용되었고, 후자는 피로를 가한 후 피로응력이 집중되는 위치와 그 외 위치에서의 비선형 파라미터의 차이를 관측하는데 이용되었다. 측정결과 비선형 파라미터는 두 가지 시편 모두에서 피로도와 강한 상관성을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.66-73
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• 2020

현재 개발되고 있는 수소 압축 사이클에서는 압축기를 통해 초고압으로 압축된 수소를 고압용기 내에 저장하여 사용한다. 이러한 충전과정 중 용기내의 수소의 압력 및 온도 상승으로 인하여 고압용기에서 열응력이 발생할 수 있다. 고압용기의 신뢰성을 확보하기 위해서는 용기내의 수소의 온도를 예측하고 제어하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 이러한 고압용기의 신뢰성 해석을 위하여 50 MPa급 수소압축시스템에서 고압용기를 충전하는 과정에서의 압력상승에 따른 용기 내의 수소온도 변화 및 외부와의 열평형까지 걸리는 시간, 감압밸브를 지날 때의 수소온도 변화, 고압용기 냉각을 위한 열교환기의 요구능력 등에 대하여 이론적인 방법과 수치적인 방법으로 해석을 수행하였다. 이론해석 결과, 고압용기의 내부 온도는 충전하기 전에 40 ℃에서 충전 후 1^st cycle, 2^nd cycle에서 평균적으로 126.675 ℃, 62.1 ℃가 증가하였다. 또한, 고압용기의 충전량은 1^st cycle, 2^nd cycle에서 각각 7.9 kg, 8.9 kg으로 계산되었다. 본 연구의 결과는 수소충전소와 같이 수소압축시스템이 필요한 현장의 인프라 설계 및 구축 등에 유용하게 활용 될 것이다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.9-19
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• 2007

Fluid temperature fluctuations in a mixing tee pipe were numerically analyzed by LES model in order to clarify internal turbulent flows and to develope an evaluation method for high-cycle thermal fatigue. Hot and cold water with an temperature difference $40^{\circ}C$ were supplied to the mixing tee. Fluid temperature fluctuations in a mixing tee pipe is analysed by using the computational fluid dynamics code, FLUENT, Temperature fluctuations of the fluid and pipe wall measured as the velocity ratio of the flow in the branch pipe to that in the main pipe was varied from 0.05 to 5.0. The power spectrum method was used to evaluate the heat transfer coefficient. The fluid temperature characteristics were dependent on the velocity ratio, rather than the absolute value of the flow velocity. Large fluid temperature fluctuations were occurred near the mixing tee, and the fluctuation temperature frequency was random. The ratios of the measured heat transfer coefficient to that evaluated by Dittus-Boelter's empirical equation were independent of the velocity ratio, The multiplier ratios were about from 4 to 6.