V-type coupling, which is often applied to wastegate-turbochargers(WGT), is a mechanical fastener. Its radial forces generated from the bolt pretension load colse contact with each other to the axial direction for turbine housing and center housing rotating assembly(CHRA). In addition, the torsional stiffness between two bodies should be sufficiently secured to minimize the linkage angle change from the EWGA to the valve spindle. Therefore, in this study, the torsional stiffnesses according to the effects of positioning pins and friction coefficient, and the bolt pretension loads were calculated for V-coupling turbocharger. As a result, it can be seen that the torsional stiffness of the coupling according to the number of position pins is very small. And, when the friction coefficient and the axial force of the bolt are large, the torsional stiffness is greatly increased, and gradually decreasing when the bolt load of the coupling is about 6,000 N or more.

본 논문에서는 볼트로 체결된 구조체에 대하여 초기 볼트풀림 상태에서의 볼트 체결력 예측 합성곱 신경망 훈련 방법을 제시한다. 8개의 볼트의 체결력이 변경된 상태에서 계산한 주파수응답들을 완전 체결된 상태의 초기 모델과의 크기 및 모양 유사성을 표현하는 유사성 지도로 생성한다. 주파수응답 데이터들의 생성에는 크리로프 부공간법 기반의 모델차수축소법을 적용하여 효율적인 방법으 로 수행할 수 있도록 한다. 합성곱 신경망 모델은 회귀 출력 계층을 사용하여 볼트의 체결력을 예측하도록 하였으며, 훈련 데이터의 개 수와 합성곱 신경망 계층의 개수를 다르게 준비하여 훈련시킨 네트워크들을 비교하여 그 성능을 평가하였다. 주파수응답에서 파생되 는 유사성 지도를 입력 데이터로 사용하여 초기 볼트풀림 영역에서 볼트 체결력의 진단 가능성과 유효성을 제시하였다.

The torque shear high strength bolt is clamped normally at the break of pin-tail specified. However, the clamping forces on slip critical connections do not often meet the required tension, as it considerably fluctuates due to torque coefficient dependent on lubricant affected temperature. In this study, the clamping tests of torque shear bolts were conducted independently at indoor conditions and at construction site conditions. During last six years, temperature of candidated site conditions was recorded from -11℃ to 34℃. The indoor temperature condition was ranged from -1 0℃ to 50℃ at each 10℃ interval. As for site conditions, the clamping force was reached in the range from 159 to 210 kN and the torque value was from 405 to 556 Nㆍm. The range of torque coefficient at indoor conditions was analyzed from 0.126 to 0.158 while tensions were indicated from 179 to 192 kN. The torque coefficient at site conditions was ranged from 0.118 to 0.152. Based on this test, the variable trends of torque coefficient, tension subjected temperature can be taken by statistic regressive analysis. The variable of torque coefficient under the indoor conditions is 0.13%/℃ while it reaches 2.73%/℃ at actual site conditions. When the indoor trends and site conditions is combined, the modified variable of torque coefficient can be expected as 0.2% /℃. and the modified variable of tension can be determined as 0.18%/℃.

Torque control method and turn of nut method are specified as clamping method of high strength bolts in the steel construction specifications. Quality control of torque coefficient is essential activity because torque control method, which is presently adopted as clamping method in domestic construction sites, is affected by variation of torque coefficient. The clamping of torque shear bolt is based on KS B 2819. It was misunderstood that the tension force of the TS bolt was induced generally at the break of pin-tail specified. However, the clamping forces on slip critical connections do not often meet the intended tension, as it considerably varies due to torque coefficient dependent on the environmental factors and temperature variables despite the break of the pin tail.This study was focused to evaluate the effect of environmental factors and errors of installing bolts during tightening high strength bolts. The environmental parameters were composed of 'wet' condition, 'rust' condition, 'only exposure to air' condition. And the manufacture of trial product was planned to identify the induced force into the bolts. The algorithm for a trial product was composed of the relation between electricity energy taken from torque shear wrench and tension force from hydraulic tension meter.

Torque control method and turn of nut method are specified as clamping method of high strength bolts in the steel construction specifications. Quality control of torque coefficient is essential activity because torque control method, which is presently adopted as clamping method in domestic construction sites, is affected by variation of torque coefficient. This study was focused to evaluate the effect of environmental factors and errors of installing bolts during tightening high strength bolts. The environmental parameters were composed of 'wet' condition, 'rust' condition, 'only exposure to air' condition.

IP-2형 운반용기는 정상운반조건에서의 자유낙하시험 및 적층시험을 수행한 후에 운반내용물의 분산 및 유실이 없어야 하며 외부표면에서의 방사선량률이 20%이상 증가할 수 있는 차폐능력의 상실이 없어야 한다. 본 연구에서는 두꺼운 철판을 구조재로 사용하며 볼트체결방식의 뚜껑을 가진 IP-2형 운반용기에 대한 구조 안전성을 평가하기 위한 해석적인 방안을 제안하였다. 해석적인 방법을 통하여 원자력발전소에서 발생된 방사성폐기물 드럼을 폐기물 처리시설에서 임시저장고까지 운반하기 위한 두 종류의 IP-2형 방사성폐기물 운반용기에 대하여 자유낙하조건에서 운반내용물의 분산 및 유실과 차폐손실이 없음을 확인하였다. 자유낙하조건에서 운반내용물의 분산 및 유실을 평가하기 위하여 최대 볼트단면 평균응력값과 최대 뚜껑열림량을 볼트의 인장강도와 뚜껑부에 존재하는 단차와 비교 평가하였다. 또한 최대 차폐두께 감소량을 이용하여 차폐손실을 평가하였다. 자유낙하조건에 대한 동적충돌해석을 검증하고 구조 안전성을 시험적으로 평가하기 위하여 자유낙하시험을 다양한 방향으로 실시하였다. 자유낙하시험에서는 운반내용물의 분산 및 유실은 볼트체결방식의 뚜껑에서 볼트의 파손 및 플랜지의 변형 등을 검사하여 평가하였으며, 차폐손실은 초음파 두께 측정기를 이용한 차폐두께를 측정하여 평가하였다. 해석에 대한 검증을 위하여 시험에서 취득한 변형률과 가속도를 동일한 위치에서 얻어진 해석결과와 비교하였다. 해석결과는 시험결과에 비하여 보수적인 결과를 보여주므로 해석에서 입증한 IP-2형 방사성폐기물 운반용기의 안전성은 보수적인 결과이다. 마지막으로 유한요소해석을 통하여 적층조건에 대한 IP-2형 방사성폐기물 운반용기는 안전함을 입증하였다. 적층해석에서 차폐체의 응력은 항복응력에 비하여 1/3정도의 작은 값을 보였다. 두 종류의 IP-2형 방사성폐기물 운반용기는 정상운반조건에서의 자유낙하시험 및 적층시험에 대하여 안전함을 입증하였다.

본 논문에서는 볼트로 체결된 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 유한요소해석을 통하여 휨거동 특성을 분석하였다. 두개의 강재보가 볼트로 체결되어 횡하중을 받을 때 발생하는 볼트의 합성효과, 강판사이의 마찰특성을 고려하였다. 체결에 사용된 볼트의 갯수 및 마찰계수의 변화에 따른 변위, 휨응력 그리고 전단응력을 쉘 요소를 사용한 유한요소해석에 의해 계산하였다. 이런 결과들은 완전 비합성보, 부분 합성보와 완전 합성보의 해석치와 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 합성률이 에 도달할 때 합성보의 거동은 완전 합성보와 유사함을 보였다.

기계구조물을 슬리브 없이 볼트-너트 체결하는 경우 판재의 강성에 대해서는 많은 연구가 진행되어 신뢰할 수 있는 이론이 보고되어 있다. 그러나 토목 분야에서 많이 사용되는 슬리브가 있는 볼트-너트 체결부에 대한 연구는 미진한 상태이다. 본 연구에서는 슬리브가 있는 경우 볼트-너트로 체결된 판재의 강성을 계산하는 공식을 유도하고 이를 콘크리트 구조물의 예에 적용하였다. 제안된 공식의 결과를 단순합산식과 유한요소법에 의한 결과와 비교하여 그 타당성과 유용성을 밝혔다. 본 연구에서 제안한 공식은 슬리브가 있는 체결부의 판재 강성을 계산하는데 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

강도활용을 극대화한 볼트의 소성역체결시 볼트의 항복은 볼트에 발생한 인장응력과 너트 나사산과의 접촉면에서 오는 마찰토오크에 의한 전단응력과의 조합에 의한 영향을 받는다. 볼트는 최소단면적인 나사부중 너트와 물리지 않은 여우나사부에서 먼저 항복을 일으킨다. 볼트재료는 대체로 항복과 더불어 소성경화를 보이며 그 정도는 고강도재료에서 인장강도의 10%정도이다. 본 연구에서는 소성역체결시의 거동해석을 변형도증분이론에 의거 해석하였다. 항복은 최소단명이 원통의 표면에서 시작되며 이를 두께가 얇은 원통으로 취급하였다. 항복의 전파는 이들 얇은 원통이 체결이 진행됨에 따라 순차적으로 항복에 이르는 것으로 보고 이 얇은 원통들을 항복시키는데 필요한 축력과 토오크를 합하여 체결종료시의 볼트축력과 (나사면마찰) 토오크로 하였다. M10미터 가는 나사를 계산과 실험에 사용하였다. 축력과 마찰토오크의 마찰계수에 대한 변화관계를 보여주는 그래프와 더불어 실험에서 사용한 볼트의 설계보조 선도를 제시하였다. 이 설계보조용 선도는 실험실에서 얻어진 토오크계수와 마찰계수와의 관계를 그린 것으로 윤활, 포면처리등 현장조건에 따라 달라진 마찰계수를 적절히 취급하는데 효과적으로 활용이 가능하다.

There are bolt tightening torque decision standards in KSB 0101 for high tension bolt(torque calculation method) and in KSB 0140 for general bolts(general rule for bolt tightening torque decision), But in bolt torque decision general rule method, using Stainless bolt, friction coefficients between bolt and to-be-bolted object will rule the calculated yielding contraction axle force and yielding contraction torque, making it hard to determine the contraction torque in the field. So in other to help determine the contraction torque for stainless bolts(STS304) in field using high tension bolt torque decision method, the needed torque for stainless bolt(STS304) is calculated referencing high tension bolt torque decision method. And the calculated torque is planned to be compared to field test results.

There are bolt contraction torque decision standards in KSB 0101 for high tension bolt( torque calculation method) and in KSB 0140 for general bolts(bolt torque decision general rule), But in using bolt torque decision general rule method, friction coefficients between bolt and to-be-bolted object will rule the calculated yielding contraction axle force and yielding contraction torque, making it hard to determine the contraction torque in the field. So in other to determine the contraction torque for general bolts in field using high tension bolt torque decision method, the torque decision method for general bolt is proposed referencing high tension bolt torque decision method. And the field torque test is planned to verify the adaptability of the proposed method in the field.

고력볼트 길이-직경비가 5d 이상인 경우, 시험을 통한 결과를 활용하여 현장에서 볼트 체결을 하도록 권고하고 있을뿐 길이-직경비에 따른 별도의 규정 및 지침은 없다. 국내에서는 고력볼트 체결법으로 너트회전법이 아닌 토크관리법이 적용하고 있고 최근에는 KS B 2819의 ‘구조물용 토크-전단형 고장력 볼트’(이하, TS 고력볼트)가 주로 사용되고 있기 때문에 길이 인자에 따른 규정이 국외 기준에 비해 미비한 것이 현실이다. 따라서, 본 논문에서는 TS 고력볼트의 길이인자에 따른 적정 축력 도입을 위한 소요 너트회전각 및 토크를 분석하여 길이변수에 따른 특성을 평가하고자 한다. 실험결과의 분석에서는 통계분석 프로그램 Minitab을 활용하여 길이변수에 대한 유효성을 정량적으로 분석했다.

토크쉬어볼트의 토크계수는 환경요인에 의해 영향을 받는다. 습기, 녹, 시공중의 작업성 등. 토크쉬어볼트의 토크계수의 변동에 기인하여 볼트에 도입된 축력을 예측하는 매우 어렵다. 이런 이유로 시공중인 볼트 축력을 측정하고, 체결력을 검증하는 것은 필수적이다. 이 연구에서, 볼트에 도입된 하중을 확인하기 위해 시작품 제작이 계획되었다. 시작품의 알고리즘은 토크쉬어 전동렌치에서 얻은 전기에너지와 유압축력기에서 얻은 축력과의 상관관계를 구성한 것이다. 직접축력을 계측하는 회귀분석식은 미니탭 프로그램을 이용한 통계학적인 분석방법에서 구한 것이다. 이 시작품은 상용 토크렌치에 견줄만한 인장력을 평가하는 신뢰성이 있는 도구라고 판단된다.