이종 접합재의 굽힘 및 인장강도에 미치는 시험편 형상의 효과

허장욱(Jang-Wook Hur) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.3

이종 접합재(β-Si₃N₄/S45C)의 굽힘강도와 인장강도에 미치는 시험편 형상의 영향을 정량적으로 평가하였다. 평균 굽힘강도와 평균 인장강도는 원형단면 시험편이 4각형 단면 시험편보다 약간 높았다. 또한, 초음파(AE)를 이용하여 균열발생응력을 성공적으로 측정할 수 있었으며, 균열발생응력은 굽힘강도의 60~80% 이었다. 아울러, 세라믹측 접합계면 근처의 잔류응력 측정을 굽힘강도 시험전에 X선 회절법에 의해 실시하였으며, 굽힘강도와 균열발생응력은 잔류응력 증가와 더불어 감소하였다. 마지막으로 인장시험에서 굽힘변형률 성분의 영향을 평가하였으며, 인장강도는 굽힘변형률 성분의 증가와 더불어 감소하고 굽힘강도의 약 80%에 해당되었다. The effect of specimen geometry on the bending and tensile strengths of dissimilar joints (β-Si₃N₄/S45C) with copper interlayers was evaluated. The average bending strength of specimens with circular cross sections was higher than that of specimens with rectangular cross sections. The crack initiation stress (σi) was successfully determined by the acoustic emission (AE) method and was approximately 60~80% of the bending strength. The residual stresses near the interfaces on the ceramic side were measured by X-ray diffraction before conducting the bending test. The bending strength and the crack initiation stress decreased with an increase in the residual stresses. The effect of the bending strain component was evaluated by the tensile testing; the tensile strength decreased with an increase in the bending strain component and was approximately 80% of the bending strength.

2차년도 신개발 420MPa급 건축구조용 내진내화강재의 소재 및 용접 기본성능 평가

양재근,김희동,김현재,최종열 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11

건축구조용으로 사용되는 강재는 KS 취득 후 구조 적합성에 대한 전문기관 평가 과정이 요구된다. 따라서 본 연구는 신개발 420MPa급 내진내화강재의 현장 적용 단계에서 요구될 구조 적합성에 대응하기 위하여 개발 단계에서 소재 및 용접 관련 구조적합성에 대하여 실험적 연구를 수행 중이다. 이를 위하여 대표적 보 및 기둥 부재(420MPa 급) 단면을 대상으로 기본 소재 및 용접 합성 평가를 위한 시험을 수행한다. 2차년도에는 소재성능 발현 여부 검증을 위해서는 인장시험, 충격시험, 굽힘시험 등 총 5종의 시험을 수행한다. 또한, 용접성능 발현 여부 검증을 위해서는 FCAW 용접 대상 인장시험, 굽힘시험, 충격시험, 열영향부 최대경도시험 등 총 11종의 시험을 진행할 예정이다. 모든 시험은 공인인증시험기관에서 진행하며, 시험을 통하여 얻은 재료적 물성값, 화학적 특성, 용접 특성 등을 분석, 검토하여 건축구조용 강재의 적합성 평가에 대한 기초자료로 활용한다.

피로 수명 곡선 획득을 위한 Krouse 형 굽힘 피로 시험기 연구

조민구(Min Goo Cho),백인석(In Seok Baek),배진기(Jin Gye Bae),이석순(Seok Soon Lee) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.1

기존의 피로 시험기의 경우 대부분 장비가 고가의 가격이 형성되어 있다. 또한 피로 수명을 획득하기 위해 시험 전문 업체에 의뢰하여도 상당한 시간과 비용이 발생하며 일반 연구소 및 대학에서는 시험 장비를 구축하기 힘들다는 단점이 있다. 본 논문에서는 변위 조절을 통해 하중 조절이 가능한 간단한 구조의 Krouse 형 소형 굽힘 피로 시험기를 구상 및 제작하였다. 피로 시험을 위해 PCM과 STS430 재질의 시험편을 제작 및 인장 시험을 진행하고 피로 시험을 통해 피로 수명을 획득하였다. 외팔보의 최대 굽힘 응력 계산식과 유한요소 해석, S-N 곡선을 평가하는데 사용되는 수식을 이용해 비교분석하고 해당 피로 시험기의 신뢰성을 검토하였다. Equipment of conventional fatigue test machines are typically expensive. A testing professional is required for obtaining the fatigue life curve of testing machines and this process is time-consuming and expensive. Moreover, it is difficult to build test equipment in general laboratories and universities. Therefore, in this study, Krouse type small bending fatigue tester with simple structure, in which the load can be adjusted by adjusting the displacement, has been proposed and developed. For fatigue test, PCM and STS430 test pieces were developed and tensile test was conducted; a fatigue life curve was obtained through fatigue test. Comparative analysis was made using the formula used to evaluate the maximum bending stress of a single arm beam, finite element analysis, and S-N Curve, and the reliability of the corresponding fatigue tester was reviewed.

신개발 420MPa급 건축구조용 내진내화강재의 소재 및 용접 기본성능 평가

양재근,김희동,김현재,최종열 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5

건축구조용 강재는 KS 취득 후 구조용 강재 적합성에 대한 전문기관 시험 평가가 만족되는 경우에 실제 적용이 가능하다. 따라서 이 연구는 신개발 420MPa급 내진내화강재의 건축구조용 강재 적합성에 대한 성능의 충족여부를 평가하기 위한 기초자료 제공을 위하여 진행한다. 이를 위하여 대표적 보 및 기둥 부재(420MPa 급) 대상 기본 소재 및 용접 적합성 평가를 위한 시험을 수행한다. 소재 성능 발현 여부 검증위해서는 인장시험, 굽힘시험, 잔류응력시험 등 총 8종의 시험을 진행할 예정이다. 또한, 용접성능 발현 여부 검증을 위해서는 FCAW 및 SAW 용접부 대상 인장시험, 굽힘시험, y형 경사균열 시험 및 열영향부 최대 경도시험 등 총 11종의 시험을 진행할 예정이다. 즉, 공인인증기관에서 진행한 다양한 시험을 통하여 얻은 재료적 물성값, 화학적 특성, 용접 특성 등을 분석, 검토하여 건축구조용 강재의 적합성 평가에 대한 기초자료로 활용한다.

액체로켓엔진 연소기 열차폐코팅 내구성 시험 기술동향

이금오(Keum-Oh Lee),유철성(Chul-Sung Ryu),임병직(Byoung-Jik Lim),최환석(Hwan-Seok Choi) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

액체로켓 연소기에 사용되는 열차폐코팅(TBC)의 내구성 시험 기술동향을 조사하였다. 표면 접합력 측정을 위한 기계적 시험, 레이저나 가열로, 버너나 플라즈마 등을 이용한 열피로 시험, 분사기를 이용한 소형 연소시험, 열적 기계적 피로시험 등의 많은 내구성 시험들이 있었다. 연소기에 사용하기 위해 이러한 시편 수준의 시험을 통해 내구성이 확보된 TBC를 결정할 수 있으며, 실제 연소시험을 통해 내구성을 검증할 수 있다. Durability testing method trends of the thermal barrier coating(TBC) for the combustion chamber of the liquid-propellant rocket engine has been investigated. Many types of the durability testing method such as the mechanical tests to measure surface cohesion force, the thermal fatigue tests with laser, furnace, burner or plasma, the small scale combustion tests using injectors, and the thermo-mechanical fatigue tests were observed. The TBC with sufficient durability can be selected for the use of combustion chamber through such specimen-level tests and the durability can be verified by the tests using the real scale combustion chambers.

손상된 소다라임 유리의 굽힘강도 평가

오상엽,강성황 한국기계기술학회 2001 한국기계기술학회지 Vol.3 No.2

굽힘 하중하의 고장력강 용접 연결부의 피로 평가

이명우(Myeong-Woo Lee),김윤재(Yun-Jae Kim),박준협(Jun-Hyub Park) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10

본 연구에서는 자동차 서스펜션 구조에 일반적으로 사용되는 용접부 형상에 대하여 굽힘 하중에 의한 피로수명을 예측할 수 있는 절차를 개발하였다. 이종 재료로 이루어진 실제 제품 용접 연결부의 피로수명 예측을 위해, 복잡한 형상의 제품을 단순화한 용접 시편을 설계하고 이에 대한 굽힘 피로 시험을 진행한 후 모멘트-피로수명(M-N) 선도를 제시하였다. 응력 집중에 의한 영향을 분석하기 위해 시편의 형상을 모델링 한 후 정적 하중에 대한 유한요소해석을 수행하여 균열 발생부의 응력을 구하고 응력-피로수명(S-N) 선도를 제시하였다. 유한요소해석을 통해 구한 응력과 이론 계산을 통해 구해준 응력을 이용하여 응력집중계수를 계산하였고, 응력집중부의 피로평가 방법 개선을 위해 보편적으로 사용되는 피로노치계수 평가법과 굽힘 피로 시험 결과를 비교 검토하였다. 그 결과, 이종 재질 용접 연결부의 정확한 피로 수명평가를 위해서는 기하형상을 고려한 피로노치계수 평가 분석뿐만 아니라 두 소재의 맞대기 용접 시편에 대한 피로 시험을 수행해 주어야 할 것으로 판단된다. In this study, a fatigue assessment method for vehicle suspension systems having welded geometries was established under a bending loading condition. For the fatigue life estimation of the actual product"s welded joints made of different steels, bending fatigue tests were performed on welded specimens with a simplified shape for obtaining the moment?fatigue-life plot. Further, geometry modeling of the simplified welded specimens was conducted. Results of finite element analysis were used to obtain the stress?fatigue-life plot. The analysis results were also used to calculate the stress concentration factors for notch-factor-based fatigue life estimation. The test results were compared with results of the general notch-factor-based fatigue life estimation for improving fatigue assessment. As a result, it was concluded that both the welded fatigue tests and the notch-factor-based fatigue life estimation are necessary for accurate fatigue assessment.

소성가공에 따른 STS 304L재의 초음파피로시험시 작은 표면균열의 거동에 관한 파괴역학적 연구

심현보(Hyun-Bo Shim),서창민(Chang-Min Suh),백운봉(Un-Bong Baek),조인식(In-Sik Cho) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.9

평활재상의 초음파피로시험(UFT, ultrasonic fatigue test)에서 많은 작은 표면균열을 스케치기법으로 도시하여 표면균열의 발생, 성장 및 합체의 거동을 정량적인 자료를 획득하였고, 이것을 파괴역학적으로 분석, 해석하도록 노력하였다. 이 연구결과 UFT피로시험의 평활재상에서는 평균결정입경보다 크고 작은 많은 표면균열이 발생, 성장, 합체하고 주균열에 의하여 수명이 좌우됨을 알았다. 3가지 두께가 다른 시험편의 작은 표면균열의 db/dN-△Kb의 깊이성장특성을 정리하였다. 여기서 응력의존성은 없었고, 다른 연구결과와 비교하면 낮은 △Kb 값과 높은 균열성장속도를 가졌다. UFT피로시험에서 얻어진 많은 작은 표면균열은 불규칙적으로 분포하며, 이 작은 표면균열이 발생, 성장, 합체하면서 파단되는 현상은 RFT(회전굽힘피로시험)의 연구결과와도 부분적으로 유사하였다. In the UFT fatigue test of a smooth specimen, many small surface cracks were sketched, and quantitative data on the initiation, growth and coalescence behavior of the surface cracks were obtained and fracture mechanically analyzed. As a result of this study, it was found that many surface cracks larger or smaller than the average grain size are initiated, grown and coalesced in the smooth specimen of the UFT fatigue test, so that the fatigue life depends on the major cracks. The depth growth characteristics of db/dN- △Kb of small surface cracks of the specimens with three different thicknesses were analyzed. There was no stress dependence demonstrated in the current study, and it showed a low ΔKb value and a high crack growth rate compared with other studies. Many small surface cracks obtained in the UFT fatigue test are distributed irregularly, and the phenomenon that these small surface cracks initiate, grow and coalesce is similar to the results of rotational bending fatigue test(RFT).

철도차량의 차체 굽힘모드 측정을 위한 충격시험

신범식(Bum Sik Shin),최연선(Yeon Sun Choi) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

철도차량의 속도가 증가함에 따라 레일 불균일에 의한 가진주파수의 상승으로 인하여 철도차량의 동특성을 고려한 승차감 예측기술은 중요해지고 있다. 철도차량의 동특성은 전산 모드해석과 더불어 시험적으로 검증되어야 한다. 본 연구에서는 철도차량 차체 굽힘모드 시험을 고찰하고, 이를 대체할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위해 우선 차체 크기비를 반영한 평판 시편을 제작하고, 이를 기존 시험규격인 JIS E7105 방법과 충격시험을 사용한 결과를 비교하여 충격시험의 타당성을 검증하였다. 또한 전산해석을 통하여 이 를 재현하였다. 타당성이 검증된 결과를 바탕으로 현장 굽힘모드 시험을 유압가진대신 충격시험으로 대체가능성을 검토하였다. As train speed increases, the prediction of the ride comfort with the consideration of the dynamic characteristics of high speed trains becomes important since the exciting frequencies from rail irregularity goes to higher. The dynamic characteristics of railway vehicles can be checked by modal analysis numerically and experimentally. In this study the modal test of railway vehicle is reviewed and a new test method is suggested. First, a sample plate which reflects the size ratio of the original train car-body is prepared and, the validity of the newly designed impact test is verified by comparing the result of JIS E7105 method, which is currently in use. It was also rechecked numerically. And, the applicability of the impact test to a prototype carbody is tested by the field test.

복합재 격자 구조의 강성 평가를 위한 Subelement의 압축, 굽힘 시험

전민혁,강민송,김인걸,김문국,고은수,이상우 한국복합재료학회 2017 Composites research Vol.30 No.6

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다. The composite lattice structures have advantages of high specific stiffness and strength and are mainly applied to the structures of launch vehicles that carry the compressive load. However, since these structures are manufactured by filament winding technology, there are some defects and voids found in the knots. For these reasons, the stiffness and strength of the lattice structures have to be compared with finite element model for predicting design load. But, the full scale test is difficult because time and space are limited and the shape of structure is complex, and hence the simple and reliable test methods for examination of stiffness are needed. In this paper, subelements of composite lattice structures were prepared and compressive and bending test were conducted for examination of stiffness of helical and hoop rib. Test methods for subelements of composite lattice structures that has curved and twisted shape were supposed and compared with finite element analysis results.