연속압입시험법과 홀드릴링 시험법 및 X-선 회절법을 활용한 깊이방향으로의 잔류응력 평가

이승하 서울대학교 대학원 2022 국내석사

최근 계장화 압입시험을 통한 잔류응력 측정이 널리 쓰이고 있으며, 이에 따른 연구가 활발히 진행중에 있다. 잔류응력은 재료 외부에 어떠한 힘이 존재하지 않음에도 불구하고 재료의 내부에 존재하는 응력을 말하며, 재료에 불규칙적인 소성변형이 인가되면 발생하게 된다. 이러한 잔류응력을 측정하는 방법으로 X-선 회절법 및 홀드릴링 방법이 널리 쓰이고 있다. X-선 회절법은 재료에 X-선을 조사하여 원자간의 거리를 측정하여 재료 내부의 잔류응력을 평가하는 방식이며, 홀드릴링은 재료의 표면에 스트레인 게이지를 부착하여 스트레인 게이지 중앙에 구멍을 순차적으로 뚫어냄으로써 재료가 발생시키는 탄성변형량을 스트레인게이지를 통하여 얻어 잔류응력을 평가하는 방식이다. 하지만, 위의 두 방법을 실제 사용중인 구조물에 평가하기에는 재료의 표면 및 평가하고자하는 부위의 일부분을 손상 시켜야한다는 제한점이 있다. 이와 달리, 계장화 압입시험 법은 위의 두가지 방법보다 재료의 표면에 미세한 압흔만을 남겨 비교적 실제 사용중인 구조물에 손상을 가하지 않으며, 얻어진 하중-변위 곡선의 분석을 통해 간단하게 재료의 잔류응력을 평가할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구를 통하여 계장화 압입시험법을 통해 재료의 깊이별 잔류응력을 평가할 수 있는 이론적 모델링을 제시 하였으며, 나아가 4지점 굽힘시험 및 Peening 시편에 계장화 압입시험법 및 타기법으로 깊이별 잔류응력을 평가하여 이론적 모델링의 유효성을 확보하였다. Recently, the instrumented indentation test method is widely used to evaluating the residual stress of materials, and related research is actively conducted. residual stress is the lock-in stress even when no external force is applied to the material and generated when non-uniform plastic deformation is occurred to the material. Existing residual stress measurement methods X-ray diffraction, evaluating the residual stress by measuring the distance between atoms by irradiating the material with X-ray and the Hole-drilling method evaluating residual stress by measuring the attaching a strain gage to the material and drilling a hole to measure the elastic deformation strain. However, there are limitations in evaluating the residual stress of in-situ structure use through the above methods.Unlike the Existing residual stress measurement methods, the instrumented indentation test has the advantage of not damaging the material by measuring the residual stress of the material using a load-displacement curve measured while leaving only fine mark on the material, making the test procedure relatively simple and preserving the specimen. In this study, a theoretical model capable of evaluating residual stress by depth in materials was presented using instrumented indentation tests and other residual stress measurement techniques, and the model's effectiveness was proved through a 4-point bending test. In addition, a method for evaluating residual stress by depth even in a structure in actual use through a comparative test with an existing residual stress measurement method was proposed for the polished material.

회전굽힘응력하에서 표면균열을 갖는 환봉제의 응력확대계수 해석

李炳權 慶熙大學校 大學院 1997 국내석사

수평기응력을 받는 콘크리트 공시편의 자켓팅 기술 개발

최지호 인제대학교 2009 국내석사

본 연구에서는 충분한 내진성능을 확보하지 못한 RC(Reinforced Concrete) 기둥의 효과적인 보강기법의 개발을 위해 횡방향 구속응력을 도입한 형상기억합금와이어(Shape Memory Alloy Wire, SMA) 및 스테인리스강판으로 RC 기둥을 보강하는 기법이다. 형상기억합금와이어는 지름 1mm의 마르텐사이트계Ti-49.7Ni(%), 오스테나이트계Ti-50.3Ni(%) 형상기억합금와이어를 사용하여 횡방향 구속응력을 도입하였다. 프리스트레인을 가한 마르텐사이트계Ti-49.7Ni(%) 형상기억합금와이어를 콘크리트 공시편에 일정 간격으로 감은 후에 히팅자켓으로 열을 가하여 구속응력을 도입하였다. 오스테나이트계Ti-50.3Ni(%) 형상기억합금와이어는 포스트텐셔닝을 가하면서 일정 간격으로 감은 후 횡방향 구속응력을 도입하여 압축시험을 수행하였다. 압축시험을 통해 각각의 결과를 비교․분석한 결과 마르텐사이트계Ti-49.7Ni(%) 형상기억합금와이어에 의해 구속응력이 도입된 콘크리트 공시편은 약간의 강도증진과 충분한 연성도가 증가한 반면, 오스테나이트계Ti-50.3Ni(%) 형상기억합금와이어에 의해 구속응력이 도입된 콘크리트 공시편은 강도증진은 거의 없었고 연성도만 증가하였다. 스테인리스강판 보강기법의 변수로는 강판의 두께, 용접 방법, 보강재 간격 및 보강재를 달리하여 설계압축강도 27MPa의 콘크리트 공시편 20개를 제작하여 보강재로 보강하였다. 본 연구에서 제시하는 보강 기법은 기존의 방법과 달리 보강재와 콘크리트 사이에 그라우팅이 필요 없는 공법이다. 스테인리스강판으로 보강한 시편은 무보강 시편과 함께 압축시험을 수행하여 각각의 결과를 비교․분석 하였다. 시험 결과를 통해 횡방향 구속응력을 도입한 스테인리스강판 자켓팅 보강 기법은 콘크리트 시편의 강도 및 연성도 증가에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 보강 기법은 RC 기둥에 적용하여 강도 및 연성도를 증진 시키는 기법으로, 지진으로부터 보호하는 가능성이 있는 기법이라 생각한다.

波動理論 및 殘留應力에 의한 杭打解析

황정규 漢陽大學校 大學院 1987 국내박사

나사형 임플란트 고정체의 길이, 직경, 플랫폼 형태에 따른 임플란트와 주위조직의 응력분포

강지은 전남대학교 대학원 2002 국내석사

나사형 임플란트 고정체의 길이, 직경, 그리고 플랫폼의 형태에 따른 하방 지지조직의 응력 분포의 양상을 연구하기 위하여 제 2 소구치 형태의 상부구조물이 연결된 단일치 임플란트 고정체가 하악골에 식립된 7개의 유한요소 모델들을 제작하였다. 각 모델들은 상용 나사형 임플란트 고정체(3i Implant Innovations Inc, Palm Beach Gardens, FL33410, USA)의 길이, 직경, 그리고 플랫폼의 형태를 다르게 하여 제작하였고 식립된 하악골의 외형은 동일하게 하였다. 상부구조물로서 UCLA 지대주를 사용하였으며 지대주 나사에 의해 임플란트 고정체에 연결하였고 임플란트 고정체 직경이 다른 모델들에서는 상부구조물의 하부 1/3이 임플란트 고정체와 부드럽게 이어지도록 제작하였다. 각 모델에서 교합면 중심와에 250N의 수직하중과 협측 교두에 250N의 경사 하중을 가하여 하방 지지조직과 각 구성부에 발생된 응력분포의 양상을 이차원 유한요소법으로 분석하였으며 참고부위에서의 최대응력치를 서로 비교하여 다음 결과를 얻었다. 1. 상부구조물에 경사하중을 가하였을 때 지대주/고정체 계면과 치조정의 피질골부위에서의 응력은 수직하중시에 비해 크게 증가하였다. 2. 상부구조물에서의 응력은 임플란트 고정체의 길이, 직경, 플랫폼의 형태에 관계없이 비슷하였다. 3. 임플란트 고정체의 길이가 길어질수록 치조정의 피질골과 그 직하방의 해면골에서는 응력이 감소되었지만 임플란트 고정체 첨단의 해면골에서는 응력이 증가되었다. 4. 임플란트 고정체의 직경이 커질수록 지대주/고정체 계면과 치조정의 피질골부위에서의 응력은 크게 감소하였지만 하방의 해면골에서의 응력은 직경이 6mm일 때 증가하였다. 5. 임플란트 고정체의 플랫폼이 넓은 경우 지대주/고정체 계면과 치조정 피질골부위, 그리고 그 하방의 해면골에서의 응력은 모두 감소되었다. 이상의 결과에서 임플란트 고정체의 길이, 직경, 그리고 플랫폼의 형태는 하방지지조직의 응력분포에 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었으며 임플란트 고정체의 길이와 직경이 증가할수록 치조정 하방 및 고정체 계면조직에 발생되는 응력의 크기는 감소되었다. Seven finite element models were constructed in mandible having single screw-type implant fixture connected to the second premolar-shaped superstructure, in order to evaluate how the length, diameter and platform shape of a screw-type fixture influence the stress in the supporting tissue around fixtures. The superstructure were made using UCLA abutment, and connected to the fixture with abutment screw. Each finite element model was varied in terms of length, diameter, and platform shape of the fixture according to the commercial fixture(3i Implant Innovations Inc, Palm Beach Gardens, FL33410, USA) while the superstructure and the mandible with a single fixture placed in it shared no difference in terms of appearance. In each model, 250N of vertical load was placed on the central pit of an occlusal plane and 250N of oblique load placed on the buccal cusp. The stress distribution in the supporting tissue and the other components was analysed using 2-dimensional Finite element analysis and the maximum stress in each reference area was compared. 1. Under lateral loading, the stress was larger in the abutment/fixture interface, and in the crestal bone, compared to the stress pattern under vertical loading. 2. The amount of stress at the superstructure was similar regardless of the length, diameter and platform shape of a fixture. 3. Around the longer fixture, the stress was decreased at the bone crest and subjacent cancellous bone and increased in the cancellous bone area apical to the fixture. 4. Around the wider fixture, the stress was decreased at the abutment/fixture interface, and the bone crest and increased in the cancellous bone area apical to the fixture. 5. Around the fixture having wider platform, less stress was resulted at the abutment/fixture interface and the upper part of the cortical bone, compared to the fixture having standard plat form. In short, the stress distribution of the supporting tissue was affected by length, diameter, and platform shape of a fixture, and the fixture which was larger in diameter and length could reduce the stress in the supporting tissues at the bone-fixture interface and bone crest area.

온도응력을 고려한 급속경화궤도의 거동 및 적용성 분석

홍준호 경희대학교 일반대학원 2015 국내석사

급속경화궤도는 유지보수가 빈번하게 요구되는 자갈궤도에 모르타르를 충진하여 콘크리트 궤도화 하는 공법으로 자갈궤도의 유지보수비 절감 및 강도 증진을 위해 개발된 자갈궤도 개량 공법이다. 급속경화궤도는 열차차단시간 내(3~4시간)에 급속경화모르터를 자갈에 충진 하는 방식으로 시공되며, 시공성 측면에서 열차운행시간에 영향을 주지 않고 자갈궤도를 개량할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 급속경화궤도는 무근 콘크리트 구조물이므로 열차하중 및 온도하중에 의해 발생하는 인장응력에 취약하며, 허용인장응력을 필히 고려해야 한다. 현재 급속경화궤도의 구조적 특이성 및 온도 변화를 반영한 연구는 부족한 실정이므로, 온도변화를 고려한 급속경화궤도의 허용응력 및 적용성에 관한 연구가 필요하다. 급속경화궤도의 시공구간은 토공구간과 교량구간으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 토공구간과 교량구간에서 시공되는 급속경화궤도의 허용인장응력 및 적용성을 분석하기 위하여 온도변화에 의해 발생하는 슬래브 및 레일의 온도응력에 대한 유한요소해석을 실시하였다. 토공구간의 급속경화궤도는 슬래브-지반사이에 마찰력에 따라 발생하는 온도응력의 경향을 분석하였으며, 교량구간의 급속경화궤도는 슬래브-교량사이에 구속량, 마찰계수, 슬래브의 길이를 매개변수로 설정하여 이에 따른 온도응력 및 레일부가 응력의 경향을 분석하였다. 해석 결과, 토공구간 급속경화궤도는 Curl up현상에서 종방향으로 최대인장응력이 발생하며, 마찰력이 증가할수록 온도응력은 증가하는 경향을 나타낸다. 토공구간에 시공되는 급속경화궤도의 허용응력 검토 결과, 토공구간 급속경화궤도는 급속경화궤도 시공과정에서 설치되는 부직포의 마찰특성에 따라 적용이 가능한 것으로 분석되었다. 교량구간에 시공되는 급속경화궤도 해석결과, 교량구간에 시공되는 급속경화궤도는 슬래브 및 레일에 대한 추가적인 보강방안 적용이 요구되는 것으로 분석되었다. The fast hardening track(FHT) is developed to reduce maintenance cost and to increase strength of ballasted track. The ballasted track is reinforced by pouring mortar in the ballast. The allowable tensile stress of the FHT must be considered because the concrete slab of the FHT is plain concrete slab. The allowable tensile stress of the plain concrete slab is the fatigue strength because the concrete slab is loaded by a repetitive load that is the train load and the temperature variation. At present, the research of thermal stress considering the structural specificity of the FHT is needed to design of the FHT. In this study, the behavior of the FHT slab and rail is analyzed using FEM to analyze applicability of the FHT constructed on earthwork and bridge section. The FHT parameters on earthwork section is friction force. The FHT parameters on bridge section is included constraining amount, friction coefficient and slab length. From the results, the FHT on earthwork section is applicable depending on the friction characteristics of non-woven fabrics used for the FHT construction. The FHT on bridge section needs additional reinforcement in the slab and rail to be applicable.

다축응력하에서의 5083A1 합금의 고온파괴수명에 관한 연구

한의정 서울産業大學校 産業大學院 2003 국내석사

고온에서 사용되는 금속합금으로 제작된 부품의 고온 파괴는 주로 입계에서의 공동의 발생, 성장, 합체로서 일어나고, 이들 부품이 실제로는 다축 상태로 하중이 작용하며, 비록 부재 끝에서 순수 인장이 작용하여도 노치와 같은 불규칙한 기하학적 형상으로 인하여 실제로는 복잡한 다축 응력이 발생하게 된다. 그러나 지금까지는 일축 응력하에서의 실험치를 통하여 다축 응력 상태에서의 고온 파괴수명을 예측함으로써 많은 오류를 범했다. 지금까지 다축 응력 상태에서의 고온 파괴를 예측하는 몇 개의 방법들이 제안되었다. 본 연구에서는 일축 응력의 경우 평활원통형 시편을 사용하고, 이축 응력의 경우 이중 전단 단면을 가진 시편(double shear geometry specimen)을 사용하며, 삼축 응력의 경우 Bridgman type으로 중앙에 둥그런 노치가 있는 원통형시편을 사용하고자 한다. 일축, 이축, 그리고 삼축 응력 상태에서의 5083A1 합금의 고온 파괴 실험결과는 고온 파괴과정을 주도하는 메커니즘을 암시해주며, 조정이 불가능한 매개변수로써 최대 주응력, 유효응력, 주입계면 응력을 적용하여 서로 비교하였다. 실험결과 유효응력이 본 실험에 사용한 재료의 서로 다른 상태의 다축 응력하에서의 고온 파괴수명을 가장 잘 예측하였다. 이와 같은 결과는 본 재료에 입계미끄럼에 의한 응력 재분포가 일어났음을 의미하며, 이들 시편들에 각기 다른 정도의 응력 재분포가 발생하여 즉, 동일한 최대 주응력 상태에서 이중전단형 시편의 경우 최대 주응력방향과 수직인 다른 하나의 압축응력 성분에 의해 일축 응력보다 높은 주입계면 응력이 발생하여 일축 응력상태의 고온수명보다 짧은 수명에서 파단되었으며, 노치가 있는 삼축 응력 시편의 경우 최대 주응력에 수직인 다른 두 개의 인장응력 성분에 의하여 낮은 주입계면 응력이 작용하여 일축 응력하에서보다 긴 수명에서 판단되었다고 판단된다. Intergranular creep fracture of structural components at elevated temperatures frequently occurs by the nucleation, growth, and coalescence of intergranular cavities. This mode of failure has been studied, primarily under uniaxial stresses. However, uniaxial stress experiments do not provide sufficient information to predict a creep rupture lifetime under multiaxial stress state. Most components in service are subjected to a multiaxial stress system, because multiaxial stress states are produced at notches and other geometric irregularities, even under the remoted purely uniaxial loading. The motivation of the present investigation is to correlate creep life data of 5083A1 alloy under different multiaxial stress states using stress state (maximum principle stress, von Mises effective stress, and principle facet stress e t d as variable to test the validity of various approaches for describing high temperature rupture. The present results offer insight into the effects of cavitation damage and microstructural softening mechanisms on high temperature rupture under different stress states. The results indicate that the von Mises effective stress gives the best correlation for the material investigated. The success of the von Mises effective stress in bringing the data for all the multiaxial stresses together for the material suggests that high temperature fracture of the current alloy was mainly due to localized constrained cavitation processes governed by strain softening.

다축응력 상태에서의 AZ31 마그네슘 합금의 고온 파괴 수명

양일권 서울産業大學校 産業大學院 2007 국내석사

고온에서 사용되는 금속합금으로 제작된 부품은 주로 입계에서의 공동의 발생, 성장, 합체로서 일어나며, 이들 부품이 실제로는 다축상태로 하중이 작용하며 비록 부재 끝에서 순수 인장이 작용하여도 노치와 같은 불규칙한 기하학적 형상으로 인하여 실제로는 복잡한 다축응력이 발생하게 된다. 그러나 지금까지는 1축 응력 하에서의 실험치 통하여 다축응력 상태에서의 고온파괴수명을 예측함으로서 많은 오류를 범했다. 지금까지 다축응력 상태에서의 고온파괴를 예측하는 몇 개의 방법들이 제안되었다. 본 연구에서는 1축 응력의 경우 평할 원통형 시편을 사용하며, 2축응력의 경우 이중 전단 단면을 가진 시편을 사용한다. 3축 응력의 경우 Bridgman Type으로 중앙에 둥그런 노치가 있는 원통형시편을 사용하고자 한다. 1축, 2축, 그리고 3축 응력 상태에서의 AZ31 마그네슘 합금의 고온파괴 실험결과를 고온파괴과정을 주도하는 메커니즘을 암시해주며 조정이 불가능한 매개변수로서 최대 주응력, 유효응력, 주입계면 응력을 적용하여 서로 비교하였다. 실험결과 유효응력이 본 실험에 사용한 재료의 서로 다른 상태의 다축응력 하에서의 고온파괴수명을 가장 잘 예측하였다. 본 재료의 경우 공동화에 의하여 고온파괴가 주도되었으며 동시에 이 공동화의 경우는 유효응력이 주도되었음을 의미한다. 따라서 유효응력에 의한 고온변형에 의하여 불균일하게 넓게 분포된 공동의 구속 성장 고온파단이 고온파단을 주도했다고 판단된다. 또한 본 재료의 고온파단 과정에서는 입계 미끄럼이나 경사진 입계를 따라 국부적인 연화과정보다는 재료 전체의 연화과정이 중요한 영향을 끼쳤다고 판단된다. Intergranular creep fracture of structural components at elevated temperatures frequently occurs by the nucleation, growth, and coalescence of intergranular cavities. This mode of failure has been studied, primarily under uniaxial stresses. However, uniaxial stress experiments do not provide sufficient information to predict a creep rupture lifetime under multiaxial stress state. Most components in service are subjected to a multiaxial stress system, because multiaxial stress states are produced at notches and other geometric irregularities, even under the remoted purely uniaxial loading. The motivation of the present investigation is to correlate creep life data of AZ31 magnesiuml alloy under different multiaxial stress states using stress state (maximum principle stress, von Mises effective stress, and principle facet stress etc.) as variable to test the validity of various approaches for describing high temperature rupture. The present results offer insight into the effects of cavitation damage and microstructural softening mechanisms on high temperature rupture under different stress states. The results indicate that the von Mises effective stress gives the best correlation for the material investigated. The success of the von Mises effective stress in bringing the data for all the multiaxial stresses together for the material suggests that high temperature fracture of the current alloy was mainly due to localized constrained cavitation processes governed by strain softening.

원형강관-거셋 플레이트 연결부의 응력집중에 관한 연구

이동영 경기대학교 일반대학원 2016 국내석사

외부로부터 힘, 모멘트 등을 받는 물체는 내부 응력이 발생하는데, 특징적인 형상의 변화, 구성하는 재료의 불연속, 점하중등 특이한 하중 및 구속조건에 따라 특정 지점에서 매우 큰 값을 나타낸다. 이 응력집중현상은 구조물의 피로수명 및 파괴에 영향을 미친다. PCT 거더 교량의 원형강관을 이용한 사재는 거셋 플레이트를 이용하여 상, 하현재에 연결되었는데 거셋 플레이트 선단에서의 응력집중이 상당히 클 것으로 예상한다. 그러나 상세부가 복잡하여 설계 시 아주 작은 부분에 집중하여 발생하는 응력의 크기를 산출하여 그 영향을 검토하기 위해서는 시간과 노력이 필요하다. 이러한 상세에 대한 응력집중계수 계산식이 있다면 설계시 보다 경제적이고 편리하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 PCT 거더 교량에서 일반적으로 많이 사용되는 강관-거셋 플레이트 연결부의 응력집중에 대하여 연구를 수행하였다. 강관-거셋 플레이트에서 원형 강관의 직경 및 두께, 거셋 플레이트의 두께 등을 변수로 FEM 프로그램인 STRAND 7을 사용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 응력집중계수는 강관 구조물에서 주로 사용하고 있는 핫스팟 응력을 사용하였다. 즉 공칭응력에 대한 핫스팟 응력을 응력집중계수로 정의하고 유한요소해석 프로그램의 해석결과로부터 값을 구하였다. 유한요소해석으로 구한 응력집중계수를 강관의 직경과 두께, 거셋 플레이트의 두께, 겹침길이, 거셋 플레이트의 형상에 따른 영향을 검토했다. 겹침길이는 강관직경의 1.2배 이상일 경우 응력집중계수의 크기에 영향을 주지않는 것으로 나타나 이후 검토에서는 적용하였다. 단순 거셋 플레이트 형상을 적용한 경우에 대해서는 각 변수에 따른 계산공식을 유도하였다. FEM의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 기존에 응력집중현상을 저감시키기위해 설치되었던 보강재의 성능을 알아보았고, 거셋 플레이트의 일부를 절단하여 단면적 변화량을 감소시킨 후 응력집중계수를 비교해보았다. 응력집중계수는 강관의 두께, 거셋 플레이트의 두께, 강관의 직경, 강관-거셋 플레이트의 두께비의 영향을 모두 받았으며, 계산식의 값은 유한요소해석 값과 동일한 수준이었다. 보강재의 설치와 거셋 플레이트 형상 변화에 따른 효과는 보강재 부착방법이 더 유리하였고, 시공시에는 거셋 플레이트의 단면변화 방법이 더 유리하였다. Due to economical and aesthetic reasons, several PCT(Prestressed Composite Truss) Girder bridges were constructed recently in Korea. Diagonal members of PCT girders are generally fabricated from circular tubes, which are welded to the upper and lower chords with gusset plates. As abrupt variations of sections like the connected parts of circular tube and gusset plates cause very high stress concentration at hotspot areas, FEM stress analysis with fine mesh are needed, which requires many hours of effort and toils. To make the design works easier and faster, a study is carried out to derive a formular for the calculation of stress concentration factors for various dimension of circular tube - gusset plate joints. From the FEM calculation results for different dimensions of circular tube - gusset plate joints. The influence of several parameters on SCF(Stress Concentration Factor) are studied and compared. The parameters selected are circular tube's thickness(t1), diameter(d), gusset plate's thickness(t2), joint length(l) and shape of the gusset plate. Concentration stresses occur most greatly at the wall of circular tube and end parts of gusset plate which the front abut. The longer the joint length, the less is the SCF, but the reduction rates become attenuated to almost zero. The SCFs are 21.7%, 8.49% increased for joint length, l/d=0.8 and 1.0, and 2.48%, 3.17% decreased for l/d=1.4 and 1.6 compared to the SCF for l/d=1.2. The comparison of the proposed equations and FEM analysis shows that the SCFs are well coincide each other within 1.0%. As ratios of the the tube diameter and the gusset plate thickness(d/t2) increase in the range of 7~21, the values of SCF increase almost linearly from 1.7 to 2.9. The effect of the diameter in the case of the same d/t2 shows that if the diameter increases, the SCF increased. The SCFs are 8.41%, 2.00% increased for d=481mm, d/t2 increase from 7.0 to 21.0. compared to d=406mm. Gusset plate for the thickness ratio of the circular tube wall thickness(t2/t1) shows relatively small on the SCF than the other variable. The changes of the SCF are calculated to be a decrease by 5.42% and increase by 4.24% compared to the SCF for d/t2=2.2.

발전플랜트 배관시스템의 응력감소를 위한 설계방안에 관한 연구

박지성 서울과학기술대학교 2015 국내석사

The purpose of this study is to confirm economic feasibility by changing the pipe support design and reducing the number of pipe supports. Which securely deliver the various loads on the piping system in the building with the integrity of the piping system, and check the influence on the piping system by simulating a piping system in a similar condition to the current plants system. Power plant design changes can be reduced pipe supports, while maintaining the quality requirements of the code. And this study has confirmed through experiments that it is possible to reduce the stress by changing the loop piping design. If you want to reduce the construction cost or maintenance cost, you will check the design of piping system and stress code. According to a design change of a high temperature piping systems impact on the system can know the fact that diverse. This can be seen to play an important role in optimizing the power plant piping system design improvements in power plant design. In addition, an in-depth study of how to optimize the design of the piping system, which is expected to be required to create a value-added design industry and led to economic growth in the power plant industry. 최근 몇 년 동안 세계 플랜트시장은 호황기를 맞고 있다. 특히 발전플랜트 시장은 각국의 산업화 및 생활수준의 향상 등으로 성장속도가 급격히 상승하고 있다. 하지만 이러한 급격한 발전과정에서 공사기간 단축에 대한 부작용과 설계 품질의 저하로 안전에 대한 중요성이 간과되고 있다. 2011 년 3 월 이웃나라에서 발생한 일본 대지진, 국내 산업플랜트의 불산 누출사고와 발전플랜트의 세관 파단 사고, 그리고 플랜트배관 용접의 불량률은 플랜트건설의 설계가 안전으로 직결되는 만큼 최고의 품질을 보증해야 한다는 교훈을 남겼다. 따라서 본 논문은 국내 발전플랜트 건설시장의 설계품질 및 기술개발 노력의 기대에 부흥하고자 발전시스템의 핏줄과 같은 배관시스템의 최적화 설계에 대한 연구를 수행하였다. 연구 대상은 루프 설계에 따른 배관시스템의 열응력과 배관지지대 설계변경에 따른 배관시스템의 열응력 그리고 배관 굴곡부의 형태에 따른 배관응력에 대해 확인하였다. 연구방법은 고온고압의 배관시스템을 공인된 Code 요건과 Standard 의 요구사항을 만족하면서 배관시스템의 효율적 디자인방법을 유한요소해석 프로그램을 통해 확인하였다. 그 결과, 배관시스템의 효율적인 열응력 흡수방법과 배관지지대 위치 및 설계변경에 따른 열응력 흡수 방법을 확인하였으며, 접합부의 형태에 따라 작용하는 응력의 분포를 확인하였다. 이처럼 고온 배관시스템의 디자인 변경에 따라 시스템에 미치는 영향이 다양하다는 사실을 확인하였으며, 이는 발전플랜트에서 최적화 배관시스템 디자인이 발전플랜트 설계 개선에 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 덧붙여, 배관시스템의 최적화 디자인 방법에 대한 심도 있는 연구가 필요하며 이는 발전플랜트 업계에 경제성장을 이끄는 고부가가치 플랜트 산업을 창출하게 될 것으로 전망된다.