입자강화 복합재료의 균열진전 평가 및 디지털 이미지 상관법을 이용한 표시추적 거동

나성현(Seong Hyeon Na),김재훈(Jae Hoon Kim) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2015 No.11

Cracks of particulate composite can be generated and propagated due to high combustion pressure. These cracks expand the burning area and lead to excessive combustion. In this study, An experimental data is introduced to manage with the wedge splitting test responses of non-linear viscoelastic. The specimen for particulate composite is subjected to a speed of 50 mm/min from 50 to –60 ℃. The crack propagation curves show the stress intensity factors. Also, the experimental displacement fields of surface for specimen is measured by the nondestructive optical technique of digital image correlation and mark tracking method. As results of the time for crack propagation delays from 50 to –40 ℃ and the time becomes very short at glass transition temperature of –60 ℃.

멤브레인 LNG 저장탱크용 STS304L의 인장 및 피로강도

나성현 ( Seong Hyeon Na ),김영균 ( Yeong Gyun Kim ),김재훈 ( Jae Hoon Kim ) 한국안전학회(구 한국산업안전학회) 2016 한국안전학회지 Vol.31 No.4

STS304L of membrane structure has been used for a LNG storage tank and has exposed long time under the cryogenic temperature. The purposes of this study are to evaluate the mechanical properties of base and used materials for STS304L of membrane. The tensile and high cycle fatigue tests were investigated for STS304L of membrane used over 20 years at room temperature and -162℃. In addition, the test of base STS304L was performed in order to compare with used material properties. The chemical composition and phase change were investigated from EDS and XRD. From results of tensile test, yield and ultimate tensile strengths of used STS304L are smaller than those of base STS304L. S-N curves were obtained from fatigue tests at both temperatures. Also, P-S-N curves were presented with statistical method recommend by JSME-S002. Fractography was conducted for analysis of fracture mechanisms.

회전익 항공기 착륙장치에 대한 퍼지 FMEA

나성현(Seong-Hyeon Na),이광은(Gwang-Eun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.1

군수품은 품질 보증을 위해 개발과 양산단계에서 위험 식별을 수행해야 한다. 위험 식별은 부품, 구성품, 계통 등에 대한 고장 요소를 분석하는 것으로, 다양한 신뢰성 기법 중에서 고장 모드 영향 분석(FMEA)을 이용하고 있다. FMEA는 위험 식별 중 고장 요인에 대하여 분석하는 방법으로, 위험도(RPN)를 통해 관리할 수 있다. FMEA는 심각도, 발생도, 검출도가 같은 중요도로 평가되기 때문에 단점을 가진다. 퍼지 FMEA는 FMEA의 단점을 보완하기 위해 퍼지이론을 이용한 것이다. 퍼지 이론은 현상의 불확실한 상태를 표현해주는 방법으로, 정량적인 값을 제공한다. 본 논문에서, 퍼지 FMEA는 회전익 항공기 착륙장치의 고장 모드에 대한 객관적인 평가를 위해 적용되었다. 착륙장치에 대한 위험도 분석을 위해, 퍼지 규칙과 소속 함수를 구성하였다. 퍼지화 모델은 심각도, 발생도, 검출도의 크리스프(crisp) 값을 이용하였고, 위험도를 도출하였다. 착륙장치에 대한 퍼지 FMEA 결과는 위험도와 우선순위를 분석할 수 있다. 퍼지 FMEA는 회전익 항공기의 품질 보증 활동에서 기초자료로 활용할 수 있음을 확인하였다. Munitions must be analyzed to identify any risks for quality assurance in development and mass production. Risk identification for parts, compositions, and systems is carried out through failure mode effects analysis (FMEA) as one of the most reliable methods. FMEA is a design tool for the failure mode of risk identification and relies on the RPN (risk priority number). FMEA has disadvantages because its severity, occurrence, and detectability are rated at the same level. Fuzzy FMEA applies fuzzy logic to compensate for the shortcomings of FMEA. The fuzzy logic of Fuzzy FMEA is to express uncertainties about the phenomenon and provides quantitative values. In this paper, Fuzzy FMEA is applied to the failure mode of a rotorcraft landing system. The Fuzzy rule and membership functions were conducted in the Fuzzy model to study the RPN in the failure mode of a landing system. This method was selected to demonstrate crisp values of severity, occurrence, and detectability. In addition, the RPN was obtained. The results of Fuzzy FMEA for the landing system were analyzed for the RPN and ranking by fuzzy logic. Finally, Fuzzy FMEA confirmed that it could use the data in quality assurance activities for rotorcraft.

퍼지 이론 및 HEART를 이용한 회전익 항공기 유압계통의 인적 오류 분석 방법

나성현(Seong-Hyeon Na),박연동(Yeon-Dong Park) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.10

군수품의 품질보증활동은 5M1E에 따른 프로세스 검토를 수행한다. 프로세스 검토는 5M1E(인력, 자재, 기계, 방법, 측정, 환경)에 대한 영향을 확인하고, 체계 신뢰성에서 인적 오류로 인해 품질에 영향을 주는 요소를 확인할 수 있다. HEART(인적 오류 평가와 감소 기술)는 인적 오류 확률(HEP)을 계산하기 위해 사용되는 강건 모델이다. HEART는 9가지의 일반 업무 유형(GEP), 38가지의 오류 공정 조건(EPC), 그리고 전문가에 의해 평가된 영향의 비율(APOA)로 구성한다. 평가된 영향의 비율은 공정의 중요성에 따라 각 오류 공정 조건의 가중치를 가진다. 본 논문에서, 접근법은 퍼지 이론을 사용하여 전문가의 의견을 수치적으로 표현할 수 있다. 퍼지 이론은 삼각형 소속도 함수를 통해 수치적인 집합으로 사용한다. 또한, 유사 집합 모델은 각 오류 공정 조건의 평가된 영향의 비율을 계산하기 위해 적용되었다. 제안된 방법론은 회전익 항공기 유압계통의 주요 3가지 공정에 대해 인적 오류 확률을 예측하기 위해 적용되었다. 이 방법론은 회전익 항공기 공정에 대해 인적 오류를 감소하고 품질을 향상하는데 도움이 될 것으로 사료된다. The quality assurance of munitions is the process investigation with 5M1E(man, material, machine, method, measurement, environment). Process investigation contributes effects for 5M1E and can detect the factors that affect the quality to address human error in system reliability. Heart error assessment and reduction technique(HEART) is a robust modelling tool that was applied to determine human error probability(HEP). There are nine generic error probabilities(GEPs), a list of 38 error-producing conditions(EPC), and engineers assessed proportion of affect(APOA). The APOA is the weight of each EPC according to its importance. In this paper, the approach taken makes use of fuzzy theory so that an experts opinion can be translated into mathematical terms. Fuzzy theory uses numerous aggregations known as triangular forms with membership functions. Also, a similarity aggregation method was applied to compute the APOA of each EPC. The proposed method was applied to predict HEP for three main tasks of the hydraulic system of rotorcraft. This method is useful for reducing the human error and improving the quality in a rotorcraft task.

증거 이론 및 그레이 시스템 이론을 이용한 회전익 항공기 유압계통의 위험 우선순위 평가

나성현(Seong-Hyeon Na),구정모(Jeong-Mo Koo),이광은(Gwang-Eun Lee) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.7

군수품은 품질보증활동과 관련하여 위험 식별 및 영향 평가가 필요하다. 위험 식별은 다양한 자료를 통해 도출되며, 위험 평가는 위험 관리를 기반으로 FMEA(고장모드 영향분석)을 통해 수행한다. FMEA는 군수품의 품질을 확보하기 위해 고장, 결함 등에 대한 검토 및 결정하는 접근방법이다. FMEA는 체계의 안전성을 강화하기 위한 중요한 기술이지만, 심각도, 발생도, 검출도에 대해서 전문가의 의견을 바탕으로 RPN을 결정하기 때문에 객관적인 평가가 필요하다. 이러한 단점을 해결하기 위해, FMEA은 Dempster-Shafer가 제안한 증거 이론과 그레이 시스템의 이론 적용이 필요하다. 증거 이론은 결합 규칙을 사용하여 전문가의 의견을 종합한다. 증거 이론은 누적 확률을 기반으로 믿음 함수와 개연성 함수를 사용한다. 그레이 시스템 이론은 전문가의 개별 의견에 대해서 결과를 도출한다. 그레이 시스템 이론은 소속도 함수를 통해 그레이 관계 계수, 그레이 관계도를 도출하며, 관계 도출에 따라 우선순위를 결정한다. 본 논문에서는 새로운 방법을 적용한 FMEA를 회전익 항공기 유압계통에 적용하였고, 위험 우선순위를 도출하였다. 결론은 불확실한 정보를 보여주는 유용한 방법론으로 증거 이론과 그레이 시스템 이론을 FMEA에 적용할 것을 제시한다. Munitions require risk identification and effect analysis in quality assurance. Risk identification is derived from various data, and risk analysis is conducted using FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) based on risk management. FMEA is an approach to review and determine the failures and defects to ensure the quality of munitions. In addition, FMEA is an important technique that is used to enhance the safety of complex systems. Nevertheless, an objective evaluation is needed to determine the opinions of experts and the risk priority number (RPN) based on the severity, occurrence, and detectability. A novel FMEA using Dempster-Shafer(D-S) evidence theory and grey system theory is proposed. Evidence theory is the aggregation of the opinion of experts using combination rules. In addition, evidence theory uses a belief and plausibility function based on the cumulative probability. Grey system theory aims to measure the relative influence of experts. The grey system theory estimates the grey relational coefficient, which is prioritized according to the relative projection. A novel FMEA was developed to demonstrate the rotorcraft hydraulic system with risk priorities. The results suggest that evidence theory and grey system theory provide valuable methodologies for displaying uncertain information in FMEA.

디지털 화상관련법 및 균열선단열림각도를 이용한 입자강화 복합재료의 균열저항거동

나성현(Seong Hyeon Na),이정원(Jeong Won Lee),김재훈(Jae Hoon Kim) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.12

본 연구는 점탄성을 가진 HTPB 입자강화 복합재료의 균열저항에 대하여 쐐기분열시험 및 균열선 단열림각도를 이용하여 평가하였다. 일반적으로 균열진전 함수로서 균열선단열림각도는 파괴저항을 결정하기 위해 사용되며, 수치적으로 일정한 값을 가진다. 디지털 화상관련법은 임계 균열선단열림각도를 도출하기 위하여 균열선단열림변위 및 균열진전길이를 측정하기 위해 사용되었다. 본 연구의 시험 결과에서 입자강화 복합재료의 임계 균열선단열림각도는 균열초기 진전 후 일정한 값을 가진다. 임계 균열선단열림각도는 50℃에서 40℃로 온도의 감소에 따라 증가한다. 이러한 임계 균열선단열림각도는 입자강화 복합재료의 파괴역학 파라미터로 사용될 수 있다. In this study, crack resistance is evaluated by the crack tip opening angle (CTOA) using a wedge splitting test (WST) on a viscoelastic particulate reinforced composite based on an HTPB binder. Generally, CTOA, as a function of crack extension, is used in order to determinate fracture resistance and has a steady state relative angle. Digital image correlation (DIC) is used to measure the crack tip opening displacement (CTOD) and crack extension for the critical crack tip opening angle (CTOAc). In these results, the CTOAc value of a particulate reinforced composite tends to approach a constant angle after a small amount of crack extension. The CTOAc value increases with decreasing temperature, from 50℃ to –40℃. These CTOAc values may be used to measure fracture mechanics parameters for particulate reinforced composite.

입자강화 복합재료의 쐐기분열시험 및 파괴에너지 평가

나성현(Seong Hyeon Na),김재훈(Jae Hoon Kim),최훈석(Hoon Seok Choi),박재범(Jae Beom Park),김신회(Shin Hoe Kim),정규동(Gyoo Dong Jung) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.3

입자강화복합재료를 이용하여 쐐기분열시험으로부터 얻은 파괴에너지, 균열진전 및 CTOD 에 대한 온도의 영향이 조사되었다. 이용된 재료는 고분자바인더, 산화제 및 알루미늄입자로 이루어져 있으며, 쐐기분열시편의 시험 속도는 50 mm/min 이고, 온도 조건은 50℃, 상온, -40℃, -60℃이었다. 분열하중-CMOD 로부터 구한 파괴에너지는 50℃에서 -40℃까지 온도의 감소와 함께 증가한다. 또한 -60℃에서 입자강화복합재료의 강도는 유리전이온도에 의해 급격히 증가하며 취성거동을 보였다. 그리고 디지털 이미지 상관법을 이용하여 균열 선단부근에 대한 변형률장이 분석되었다. The effect of temperature on the fracture energy, crack propagation, and crack tip opening displacement(CTOD) was determined for particulate reinforced composites using the wedge splitting test. The materials that were used consisted of a polymer binder, an oxidizing agent, and aluminum particles. The test rate of the wedge splitting specimen was 50 mm/min, the temperature conditions were 50℃, room temperature, -40℃, and -60℃. The fracture energy, calculated from splitting load-crack mouth opening displacement(CMOD) curves, increased with decreasing temperature from 50℃ to -40℃. In addition, the strength of the particulate reinforced composites increased sharply at -60℃, and the composites evidenced brittle fracture due to the glass transition temperature. The strain fields near the crack tip were analyzed using digital image correlation.

입자강화 복합재의 쐐기분열시험 및 파괴에너지 평가

나성현(Seong Hyeon Na),최훈석(Hoon Seok Choi),오광근(Kwang Keun Oh),김재훈(Jae Hoon Kim),박재범(Jae Beom Park),김신회(Shin Hoe Kim),정규동(Gyoo Dong Jung) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.열공학 No.-

COD를 이용한 Cold Stretching AISI304의 극저온 피로균열진전거동

나성현(Seong Hyeon Na),이정원(Jeong Won Lee),김재훈(Jae Hoon Kim),김성훈(Seong Hoon Kim),김기동(Ki Dong Kim) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.4

Dempster-Shafer 증거 이론을 이용한 회전익 항공기 착륙장치의 FMEA

나성현(Seong-Hyeon Na),소희섭(Hee-Soup So) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2

품질보증활동은 양산단계에서 위험 식별을 기반으로 품질에 영향을 주는 인자를 확인할 수 있다. 위험 식별은 고장 분석을 통해 이루어지며, 회전익 항공기 착륙장치에 대한 고장 분석 방법은 고장 유형 영향 분석(FMEA)으로 선정하였다. FMEA는 고장 유형에 대해서 심각도, 발생도, 검출도에 대한 정보를 결합하여 품질에 영향을 미치는 인자를 확인하는 방법이다. FMEA 결과는 위험도를 통해 고장 우선순위를 결정한다. 하지만 심각도, 발생도, 검출도에 대한 중요도는 동일하게 구성된다. Dempster-Shafer 증거 이론은 경험과 주관이 반영된 의견에 대해서 불확실성 분석을 수행한다. 또한, Dempster-Shafer 증거 이론은 믿음 함수와 개연성 함수를 구성할 수 있으며, 믿음 함수와 개연성 함수를 통해 가설의 믿음 정도, 신뢰도를 확인할 수 있다. 회전익 항공기 착륙장치는 이륙 및 착륙 시 충격을 받는 구성품으로, 양산단계에서 고장 유형을 관리하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 회전익 항공기 착륙장치의 고장 유형에 대한 위험도 분석을 위해 Dempster-Shafer 증거 이론을 이용한 FMEA를 제안하고, 고장 우선순위를 결정한다. 결과는 믿음 함수 및 개연성 함수 곡선을 통해 도출한다. The quality assurance activities can detect the factors that affect the quality based on risk identification in the course of mass production. Risk identification is conducted with risk analysis, and the risk analysis method for the rotorcraft landing system is selected by failure mode effects analysis (FMEA). FMEA is a method that detects the factors that can affect the product quality by combining severity, occurrence, and detectability. The results of FMEA were prioritized using the risk priority number. On the other hand, these methods have certain shortcomings because the severity, occurrence, detectability are weighted equally. Dempster-Shafer evidence theory can conduct uncertainty analysis for the opinions with personal reflections and subjectivity. Based on the theory, the belief function and the plausibility function can be formed. Moreover, the functions can be utilized to evaluate the belief rate and credibility. The system is exposed to impact during take-off and landing. Therefore, experts should manage failure modes in the course of mass production. In this paper, FMEA based on the Dempster-Shafer evidence theory is discussed to perform risk analysis regarding the failure mode of the rotorcraft landing system. The failure priority was evaluated depending on the factor values. The results were derived using belief and plausibility function graphs.