Bellows expansion joints enhance the displacement performance of piping systems owing to their unique geometrical features. However, structural uncertainties such as wall thinning in convolutions, a byproduct of the manufacturing process, can impair their structural integrity. This study addresses such issues by conducting a global sensitivity analysis to assess the impact of these uncertainties on the performance of bellows expansion joints under monotonic loading. Global sensitivity analysis, which examines main and nth order interaction effects, is computationally expensive. To mitigate this, we employed a surrogate model-based approach using an artificial neural network. This model demonstrated robust prediction capabilities, as evidenced by metrics such as the coefficient of determination. The sensitivity indices of the main effect for the 2-ply and 3-ply bellows at the sixth convolution were 0.3340 and 0.3233, respectively. The sensitivity index of the sixth convolution was larger than that of other convolutions because the maximum deformation of the bellows expansion joint under monotonic bending load occurs around it. Interestingly, the sensitivity index for the interaction effect was negligible (0.01%) compared to the main effect, suggesting minimal activity between uncertainty factors across convolutions. Notably, bellows expansion joints under repetitive loading exhibit more complex behaviors, with the initial leakage typically occurring at the convolution. Therefore, future studies should focus on the structural uncertainties of bellows expansion joints under cyclic loading and employ a surrogate model for comprehensive global sensitivity analysis.

배관시스템은 대표적인 사회기반시설이다. 지진으로 인한 배관 손상은 심각한 피해를 초래할 수 있으므로 배관시스 템은 지진으로부터 반드시 보호되어야 할 필요가 있다. 지진은 설계기준을 초과하는 상대변위를 동반할 수 있다. 이러한 지진의 거동은 배관 이음부에 손상을 줄 수 있다. 배관시스템에서 과도한 변형이 발생할 수 있는 위치에 지진분리이음을 적용하면 내 진성능을 향상시킬 수 있다. 적층형 금속 벨로우즈는 지진과 같은 저주기 피로 하중에 대한 내구성이 우수하다. 따라서 다중 적층 형 금속 벨로우즈는 파이프의 면진 이음새로 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 지진분리이음의 하나인 다중 적 층형 금속 벨로우즈에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 2종류의 다중 적층형 벨로우즈 신축관이음에 대하여 단조하중 및 반복 하중재하시험을 수행하고 손상모드와 한계상태를 추정하였다. 그리고 단조재하시험과 반복재하시험의 결과를 비교 분석하였다.

이 논문에서는 단일방향 및 크로스-플라이 섬유강화 복합재에서의 동적 균열 전파를 모사하기 위해 특별히 고안된 스펙트랄 방법의 정식화와 수치적 구현 방법에 대해 제시한다. 이 방법은 균열면에서 작용하는 힘과 변위 사이의 스펙트랄 관계식에 기초하고 있고, 재료는 횡등방성 고체로 가정된다. 본 논문에서 제안된 방법에 의해 섬유보강 복합재에서 전파하는 균열문제가 대해 검토 해석되며, 실험 및 문헌에 나와 있는 결과와 비교된다. 이 방법은 FRP 보강 철근 콘크리트 구조물에서의 균열해석문제에 직접 적용이 가능하다.

선박에서 선내 소음이 문제로 인식되기 시작한 시기는 1970년대 초반 유럽에서 선박소음규제를 명문화하기 시작하였다. 이후 1982년 국제해사기구(IMO)에서 "International Code on Noise Levels on Board Ships"가 채택되어 오늘날에는 거의 모든 신조 선박에 대하여 해당하는 조항의 적용이 명문화되었다. 특히, 대형의 디젤기관과 다수의 보조기계가 동시에 운전되어지는 기관실 내부는 크고 복잡한 소음이 발생하는 환경으로 되어지고, 이러한 환경에서 작업하는 작업자는 소음성난청으로 되기 쉽다. 최근에는 각 나라별로 직업상의 난청으로부터 작업자를 보호할 목적으로 허용소음 폭로 시간을 법적으로 규제하고 있다. 우리나라에서는 근로기준법에서 정의하고 있지만 선박의 기관실과같이 특수한 조건에 대해서 국제해사기구의 규정에 따르고 있다. 본 논문에서는 국내 서남 연안을 정기적으로 운항하고 있는 화객선에 대한 소음의 정도를 조사하였다

Effect of silicon infiltration on the bend and tensile strength of 2D cross-ply carbon-carbon composites are studied. It is observed that bend strength higher than tensile strength in both types of composite is due to the different mode of fracture and loading direction. After silicon infiltrations bend and tensile strength suddenly decreases of carbon-carbon composites. This is due to the fact that, after silicon infiltration, silicon in the immediate vicinity of carbon forms the strong bond between carbon and silicon by formation silicon carbide and un-reacted silicon as free silicon. Therefore, these composites consist of three components carbon, silicon carbide and silicon. Due to mismatch between these three components secondary cracks developed and these cracks propagate from 90˚ oriented plies to 0˚ oriented plies by damaging the fibers (i.e., in-situ fiber damages). Hence, secondary cracks and in-situ fiber damages are responsible for degradation of mechanical properties of carbon-carbon composites after silicon infiltration which is revealed by microstructure investigation study by scanning electron microscope.

본 논문에서는 축방향 압축하중을 받는 다퐁간분리된 적층 보-기둥의 자유진동과 좌팔에 대한 해석을 수행하였다. 다층간분리된 적층 보-기둥의 고유진동수와 탄성 좌굴 하중에 대한 층간분리의 영향을 조사하기 위해 층간분리의 양단에서 기울기와 곡률이 일정하다는 가정을 적용하여 일반적인 운동학적 연속 조건을 유도하였다. 전체 다층간분리된 보-기둥을 부분으로 분할하고, 연속조건에 따른 반복관계를 각 하부 보-기둥에 부과함으로써 다층간분리된 보-기둥의 특성방정식을 구하였다. 축방향 증분 압축 하중에 따른 다층간분리된 보-기둥의 고유진동수와 탄성 좌굴 하중을 구하였으며 이는 손상되지 않은 적층 보-기둥의 최대 탄성 좌굴 하중에 한정된다 연구를 통하여 층간분리의 크기, 위치, 수가 고유진동수와 특히 탄성 좌굴 하중에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

The purpose of this paper is to investigate the effect of the specimen geometries on the pin bearing strength of the angle ply carbon fiber reinforced composites. The effect of the edge distance and the specimen width on the pin bearing strength of angle ply CFRP composites are experimentally investigated in this paper. As results, the failure mode and pin bearing strength of mechanical joints turned out to depends on the stacking sequence and specimen geometries such as the edge distance and the specimen width. The higher pin bearing strength obtained for the angle ply CFRP composites is attributed to a combination of debonding, pull out, buckling and breakage of fiber and also the matrix cracking.

탄소섬유와 epoxy 수지의 prepreg로 성형된 Cross형 적층판 복합재료에서 unfit ply의 두께가 복합재료의 기계적 성질에 미치는 영향과, unidirectional prepreg 및 fabric prepreg로된 적층판의 기계적 성질의 차이를 비교 검토하였다. 그 결과 unit ply의 두께가 두꺼울수록 면내전단강도는 작아졌으며, 면내전단강도가 작아 질수록 층간박리 현상이 현저하게 나타났다. 또 적당한 층간박리의 발생은 파괴인성치와 층격치를 증가시키지만 심한 층간박리는 오히려 그 값들을 감소시켰다. 그리고 unidirectional prepreg로 성형된 적층판이 fabric prepreg로 성형된 적층판보다 인장강도, 파괴인성치, 파괴일 및 충격치 등의 기계적 성질이 우수했다.

복합재료가 신재생 에너지 산업 관련 구조물 및 해양 구조물에서 좀 더 신뢰도 있는 주 하중 부재로 사용되기 위하여 복합재료평판의 확률론적 비선형 초기 파단 하중과 원공과 곡률이 있는 복합재료판의 확률론적 비선형 좌굴 하중이 평가되었다. 주어진 설계 추출점에서의 확정론적 유한요소해석 결과를 바탕으로 반응면기법을 이용하여 한계상태면을 확률변수로 이루어진 2차 다항식으로 근사하였다. 또한, MPFP 근처에서 좀 더 정확하게 한계상태면을 근사하기 위하여 반복적 선형보간법이 적용되었다. 파괴확률을 평가하기 위하여 근사된 한계상태면 상에서 향상된 일계이차모멘트법과 몬테카를로법이 수행되었다. 마지막으로 파단에 영향을 주는 주요한 확률변수를 파악하기 위하여 변환된 확률변수에 대한 신뢰도지수의 감도를 계산하였다.

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.