본 논문은 선박용 엔진인 S60MC-C의 프레임 박스 용접부에 대한 피로수명 예측을 위한 수치적 기법을 제시한다. 피로 수명 평가를 위해 싸이클 동안의 동적인 응력변화를 계산해내야 하며, 이에 따라 선행된 연구에서 얻은 엔진의 한 싸이클 동안의 하중 조건으로 상용 유한요소해석 프로그램을 이용한 구조해석을 실시하였다. 구조해석은 8단계에 대해 이루어 졌으며, 그 결과를 바탕으로 프레임 박스 용접부의 피로수명 평가를 위해서 HSS(Hot spot stress), Reservoir counting method, Palmgren-miner's rule을 적용하였다. 결과적으로 구조해석을 통한 대상 엔진의 취약부와 과잉 설계부를 확인하였고, 피로수명의 평가를 통해 설계의 적절성 여부를 평가하였다.

교량, 도로, 공항 및 해양구조물 등은 반복하중을 받게 되는 대표적 토목구조물이다. 특히 공항이나 도로포장체는 휨에 의한 인장에 의해 파괴되기 때문에 사용재료의 특성에 기초한 피로수명의 고찰은 매우 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 포장 콘크리트의 피로수명을 주요 실험변수에 따라 실험하고 실험방법에 따라 비교 분석하고자 하였다. 피로실험은 쪼갬인장 피로실험 (∮150mmX75mm)과 휨인장 피로실험 (150mmX150mmX550mm) 방법을 적용하여 하중재하 속도(1, 5, 10, 20Hz), 하중재하 형상(사각파, 정현파, 삼각파). 시험체의 습윤조건(건조상태 습윤상태) 및 양생기간(28일, 56일)을 주요 실험변수로 하여 수행하였다. 실험결과 하중재하 속도가 느릴수록 피로수명은 현저히 감소하는 것으로 나타났으며, 하중재하 속도가 빠를수록 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 하중재하 형상에 따라서는 정현파를 기준하여 사각파에서는 피로수명의 급격한 감소를 나타냈으며 삼각파에서는 피로수명이 증가하는 것으로 나타났다 또한, 시험체의 습윤조건에 따라서는 건조상태에 비하여 습윤상태에서는 피로수명이 감소하였으며, 양생기간에 따라서는 재령 28일에서 56일로 증가함에 따라 피로수명이 증가함을 나타내었다.

교량, 도로, 공항 및 해양구조물 등은 반복하중을 받게 되는 대표적 토목구조물이다. 특히 공항이나 도로포장체는 휨에 의한 인장에 의해 파괴되기 때문에 사용재료의 특성에 기초한 피로수명의 고찰은 매우 중요하다. 따라서, 이 논문에서는 포장 콘크리트의 피로수명을 주요 실험변수에 따라 실험하고 실험방법에 따라 비교 분석하고자 하였다. 피로실험은 쪼갬인장 피로실험 (Φ150mm×75mm)과 휨인장 피로실험 (150mm×150mm×550mm) 방법을 적용하여 하중재하 속도(1, 5, 10, 20Hz), 하중재하 형상(사각파, 정현파, 삼각파). 시험체의 습윤조건(건조상태 습윤상태) 및 양생기간(28일, 56일)을 주요 실험변수로 하여 수행하였다. 실험결과 하중재하 속도가 느릴수록 피로수명은 현저히 감소하는 것으로 나타났으며, 하중재하 속도가 빠를수록 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 하중재하 형상에 따라서는 정현파를 기준하여 사각파에서는 피로수명의 급격한 감소를 나타냈으며 삼각파에서는 피로수명이 증가하는 것으로 나타났다 또한, 시험체의 습윤조건에 따라서는 건조상태에 비하여 습윤상태에서는 피로수명이 감소하였으며, 양생기간에 따라서는 재령 28일에서 56일로 증가함에 따라 피로수명이 증가함을 나타내었다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 ($r^2=0.95$이상) 나타났다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 야기되는 반사균열 실내 시험을 통해 여러 보강된 혼합물의 반사균열 저항성에 따른 피로수명을 추정하기 위해 수행되었다. 아스팔트 개질재로는 LDPE, SBS 및 카본블랙을 이용하였고 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드 (GG)를 이용하였다. 공시체 몰드 바닥에 보강재를 미리 깐후 배합설계를 통해 얻은 아스팔트 혼합물을 부어 공시체를 제조하였다. 반복하중 하에서 균열이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 콘크리트 공시체 하단의 수평변위를 측정하여 각 혼합물별 균열지연에 따른 반사균열 피로수명을 추정하였다. 본 연구의 반사균열 실험 결과를 토대로 균열진전에 따른 각 혼합물별 피로수명에 대하여 이론적인 예측식을 개발 제안하였으며 예측식에 의한 추정치와 실측치와의 상관관계가 상당히 높게 (r2=0.95이상) 나타났다.

가스터빈 블레이드 재료로 사용되는 IN738LC 니켈기 초합금 주조재에 대하여 고온등압압축(HIP) 공정에 의한 미세조직 변화와 고온 피로수명에 미치는 영향을 조사하였다. 세부적으로 HIP 처리에 따른 주조결함 제거와 피로변형 열화재의 물성재생효과 확인에 중점을 두었으며, 이를 위하여 회전굽힘 피로시험을 실시하고 변형전후의 미세조직을 광학 및 주사전자현미경으로 관찰하였다. HIP 처리 전후의 미세조직과 피로수명을 비교, 평가한 결과, 주조재와 열처리재의 피로수명 차는 크지 않았으나 HIP 처리재의 피로수명은 이들과 비교하여 평균 60배 이상 증가한 것으로 나타났다. 또한 인위적으로 고온 피로변형을 가한 열화재를 대상으로 반복 HIP 처리한 결과, 열화 변형조직이 신재 상태로 거의 완전히 재생될 뿐만 아니라, 재료내에 미세하게 잔존하던 주조결함까지 부가적으로 제거됨에 따라 반복 HIP 처리에 의한 피로수명 연장 효과가 크게 나타났다.

Fatigue life and penetration behavior were examined analytically by variety of initial front face crack length and initial crack depth. The fatigue crack shape before penetration is almost semielliptical, and the aspect ratio by calculation using the Newman-Raju's formula is smaller than the value obtained by the experiment. It is found that the crack growth behavior on the back surface after penetration is unique and can be divided into three stage a, b and c. By using the K value proposed by the authors, particular crack growth behavior and the change in crack shape can be evaluated quantitatively. It is found that fatigue life and penetration behavior were more dependent on initial front face crack length than initial crack depth.

대형 용접 구조물에 대한 피로설계 수명의 예측은 일반적으로 Palmgren Miner과 등가손상도 방법 또는 선형누적손상도 방법을 사용한다. 또한 용접 구조물에서 피로 균열이 발생되면 잔존 수명은 S-N 곡선과 선형 파괴역학에 기초하여 예측되고 있다. 본 연구에서는 면외거 셋 용접이음의 3차원 피로균열 진전거동과 피로수명을 예측하기 위하여 피로 시험을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열진전 해석은 NX NASTRAN 및 FRANC3D를 이용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 균열 형상비, 초기균열 크기 및 응력비에 미치는 영향을 검토하기 위하여 피로균열진전 해석을 실시하였다. 또한 초기균열크기, 균열 형상비와 응력비의 변화에 따른 3차원 피로균열진 전 해석 결과와 피로시험결과를 비교하였다. 피로균열진전 해석결과, 피로균열 진전속도와 응력확대계수와의 관계에서 피로시험과 유사하게 나타남을 확인하였으며, 면외거셋 용접이음의 피로수명을 추정할 수 있음을 확인하였다.

In the case of a railway bridge where the ratio of live load to fixed load is relatively large, one of the main factors that dominate the bridge life is the fatigue phenomenon that occurs due to long-term accumulation by live load. Therefore, evaluating and constantly maintaining the fatigue life of cables in cable-supported bridges is an important item in ensuring the safety of bridges over their lifetime.

In the case of a railway bridge where the ratio of live load to fixed load is relatively large, one of the main factors that dominate the bridge life is the fatigue phenomenon that occurs due to long-term accumulation by live load. Therefore, evaluating and constantly maintaining the fatigue life of cables in cable-supported bridges is an important item in ensuring the safety of bridges over their lifetime.

본 연구에서는 피로 손상된 용접이음의 피로수명 향상을 위한 방법으로 햄머피닝 처리법의 적용성을 검토하기 위하여 면외거셋 필렛 용접이음과 하중비전달형 리브 필렛 용접이음의 피로실험을 실시하였다. 본 실험에서는 면외거셋과 리브를 필렛 용접한 후 햄머피닝 처리를 하지 않은 용접그대로의 시험편, 용접후 햄머피닝 처리한 시험편, 그리고 용접그대로 시험편의 피로수명의 50% 시점에 햄머피닝 처리를 한 시험편의 피로실험을 실시하였다. 그리고 햄머피닝 처리에 의한 면외거셋과 리브 용접토우부의 형상 및 표면응력의 변화를 측정하였다. 그 결과, 햄머피닝처리에 의해 30~83MPa의 압축잔류응력이 도입 되었으며, 이로 인하여 강구조물의 제작시 용접후에 햄머피닝 처리를 실시하면 피로수명을 크게 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이를 공용기간이 예상 피로수명의 50% 이하인 강구조물의 용접이음에 적용하여도 최소 1.3배 이상의 피로수명과 피로한계 향상효과를 기대할 수 있음을 제시하였다.

This study presents the fatigue life analysis of a graphene-reinforced steel pipe. For the analysis, ANSYS was used, and the analysis results were compared with a normal steel pipe. From the analysis, it is shown that the graphene-reinforced steel pipe gives the fatigue life of 101,300 cycles, which is 11 times more than that of the normal steel pipe.

기존의 기계적인 센서들보다 높은 민감도와 선형성을 가지는 반도체 압력 센서들은 크기가 작고 일괄공정에 의해 제작될 수 있는 반도체 공정 기술로 제작되므로 다양한 산업에서 적용되고 있다. 하지만 열과 반복적인 외부 하중은 센서의 수명에 치명적인 영향을 미치고 있고, 특히 외부에서 가해지는 열은 센서를 구성하는 구조물보다 신호를 전달하는 금속 배선의 피로 수명에 지대한 영향을 미치고 있으므로 이에 대한 영향성을 분석할 수 있는 프로세스를 확립하고, 이후 다양한 재료의 반복적인 열하중에 대한 피로 수명을 Manson & Coffin식에 따라서 평가하였다. 금속 배선의 밑단에서 피로수명이 가장 낮고, 굽힘하중은 피로 수명보다는 응력분포에 큰 영향을 미치고 있다.