면외변형이 구속된 강재이력댐퍼의 변형능력에 관한 실험적 연구

박해용 ( Park¸ Hae-yong ),김승훈 ( Kim¸ Seung-hun ),이용택 ( Lee¸ Yong-taeg ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2

본 연구에서는 강재슬릿댐퍼를 대상으로 면외변형 구속을 위한 패널설치 유무에 따라 반복가력실험을 수행하였다. 구속패널의 설치효과는 강재슬릿댐퍼의 반복거동에서 발생할 수 있는 조기 면외변형을 억제함으로써 내력저하시점을 지연시키고 댐퍼파단 시까지 충분한 소성변형능력을 확보할 수 있음을 보였다. 이러한 구속패널효과는 댐퍼의 형상비와 가력진폭의 변화에 따라 차별적으로 나타났다. 누적소성변형 분석을 통해 댐퍼의 형상비와 가력진폭에 따른 구속패널 효과를 정량적으로 평가하였으며 제시한 결과는 향후 강재슬릿댐퍼의 실설계에 적절히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

페라이트계 스테인리스강 2행 1열 일볼트접합부의 구조거동에 관한 변수해석

김태수,채근범,최윤철 청운대학교 건설환경연구소 2014 청운대학교 건설환경연구소 논문집 Vol.9 No.1

본 연구는 유한요소해석법을 이용하여 페라이트계 스테인리스강의 2행 1열 볼트접합부의 최대내력과 면외변형의 영향을 조사하고 유한요소법의 타당성을 검증하였고, 하중방향 연단거리에 대한 변수해석을 실시해 해석결과를 비교, 검토하였다. 그 결과 일면전단 볼트접합부에 대하여 면외변형이 발생하지 않고, 하중방향 연단거리가 40mm미만일 경우에는 면외변형이 최대내력에 영향을 끼치지 않는다는것을 알 수 있었다. 변수해석결과로부터 하중방향 연단거리에 대한 접합부의 면외변형 발생조건이 제시되었고 면외변형에 의한 2행 1열 일면전단볼트접합부의 내력저하정도가 평가되었다. The purpose of this study is to investigate the structural behaviors and curling effect usingfinite element analysis based on the test results of existing ferritic stainless steel boltedconnections. Results obtained from finite element analysis are compared with the parametricanalysis results with respect to end distance through the validity of numerical procedures forferritic stainless steel bolted connections. Curling occurrence was different from end distance andbolted connections with less than 40mm end distance were not affected by the curling. Therefore,the end distance condition for curling occurrence was presented and strength reduction ratio causedby curling was estimated.

2행 1열 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD) 볼트접합부의 최대내력 조사

안성호,김근영,황보경,김태수 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.5

최근에 오스테나이트와 페라이트의 조직을 갖는 듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었고 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 고강도, 응력부식균열에 대한 고내식성과 재료비절감으로 다양한 산업분야에서 사용량이 증가되고 있다. 그러나, 현재 스테인리스강은 한국 건축구조기준에 구조용재료로 지정되어 있지 않고 구조설계기준도 마련되어 있지 않는 실정이다. 이 연구에서는 2행 1열 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD) 볼트접합부에 대한 구조적 성능을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합형태(일면전단과 이면 전단)과 하중방향 연단거리이다. 종국파단형태는 전형적인 블록전단파단, 인장파단과 면외변형이 관찰되었다. 일면전단 접합부에서 면외변 형발생으로 최대 20%까지 내력저하가 발생되었다. 실험최대내력은 현행설계기준 AISC/AISI/KBC, EC3와 AIJ 및 기존연구자에 의한 제안된 식에 의한 예측내력과 비교하였다. 면외변형이 발생하지 않은 접합부에 대해서 실제 전단파단단면을 고려한 Clement & The의 식에 의한 예측 내력이 실험내력에 가장 근접했고 면외변형을 동반한 접합부에 대해서는 면외변형을 고려해 제안한 Kim & Lim식에 의해서 과대평가하는 것으로 나타났다. Recently, the use of duplex stainless steel which with a two-phase microstructure (equal mixture of ferrite and austenite) has been increased in a variety of industrial fields due to higher strength leading to weight saving, greater corrosion resistance(particularly, stress corrosion cracking) and lower price. However, currently, stainless steels are not included in the structural materials of Korean Building Code and corresponding design standards are not specified. In this paper, experimental studies have been performed to investigate the structural behaviors of duplex stainless steel (STS329FLD) bolted connection with two bolts for providing the design data. Main variables are shear connection type (single shear and double shear) and end distance parallel to the direction of applied force. Fracture modes at the final step of test were classified into typical block shear fracture, tensile fracture and curling. Curling occurrence in single shear connection led to ultimate strength drop by up to 20%. Test strengths were compared with those by current design specifications such as AISC/AISI/KBC, EC3 and AIJ and proposed equations by existing studies. For specimens with no curling, Clement & Teh's equation considering the active shear plane provided a higher strength estimation accurancy and for specimens with curling, Kim & Lim's equation considering strength reduction by curling was also overly unconservative to predict the ultimate strength of curled connections.

ESPI를 이용한 자동차 TPS 면외변형 계측

한상길(Sang-Kil Han),함효식(Hyo-Shick Ham),함상현(Sang-Hyun Ham),이종황(Jong-Hwang Lee),정원욱(Won-Wook Jung),이창희(Chang-Hee Lee),이상봉(Sang-Bong Lee),최성을(Sung-Eul Choi) 한국비파괴검사학회 2010 한국비파괴검사학회지 Vol.30 No.5

본 논문에서는 ESPI 방법을 이용하여 자동차 엔진의 핵심 부품인 TPS의 열변형력에 따른 변외변형을 측정하여 열변형 특성을 분석하였다. 높은 해상도의 CCD와 줌렌즈를 사용하여 부품의 검사영역을 가로 세로 각각 5cm로 최소화하였다. 주행거리가 다른 TPS 부품들을 4-step 위상이동법과 위상 연속화를 통해 변형량이 연속적으로 변하는 위상도를 얻었고, 3차원으로 변형의 모양과 크기를 나타내었다. 약 70℃의 온도를 유지하면서 TPS 부품에 열을 가한 경우 주행거리가 길어질수록 TPS 변형은 크게 측정되었고, 위로 볼록한 형태로 변형되었다. 그리고 내부결함이 있는 부품에서는 위상도에 불연속적인 무늬가 나타났고, 아래로 오목한 모양을 갖는 변형으로 나타났다. In this paper, we analyzed the characteristics of thermal deformation of the TPS which is a core part of engine in vehicle by measuring out-of-plane deformation using ESP!. Inspection area of a test piece was minimized to 5 cm by 5 cm by using a high resolution CCD and a zoom lens. 4-step phase shifting method was used along with phase unwrapping algorithm to get a continuous phase map, configurations and deformations were displayed as 3D images. When heating the test pieces while maintaining the temperature at about 70℃, the out-of-plane deformations were measured. The results showed that a test piece with longer distance traveled tends to show larger thermal deformation, we could observes a convex shaped deformation on the surface. The inner defect sample, we could monitor discontinuous pattern phase map, and a concave shaped deformation on the surface.

ESPI를 이용한 구면 안경렌즈의 면외 변형 측정

양승필,김경석,장호섭,김현민 한국안광학회 2007 한국안광학회지 Vol.12 No.4

The spherical lens is typically classified by the refractive power into two groups such as (+) diopter lens and (-) diopter lens. The deformation occurred by the external force that is applied to a lens is caused by the increase or the decrease in the diopter of a lens. In this paper, the deformation of the lens was quantitatively measured by using ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry) which have been used in the optical measurement field for past few years. ESPI has an advantage that the deformation of an object can be measured precisely by using coherence of the light. The experiment was carried out to the totally 16 types of plastic lens. It was confirmed that the deformation was decreased by increasing the diopter of the lens when same displacement was applied to the lens in case of (+) diopter lens and was increased by decreasing the diopter of the lens in case of (-) diopter lens. Also, it was found that the deformation of (+) diopter lens is less than that of (-) diopter lens. Therefore, with these results, it is expected that the possibility of the quantitative measurement for variation of the optical defect caused by the deformation of a lens when the deformation is occurred to the various types of the lens can be presented and that the application in the lens industrial field can be performed. 구면 렌즈는 굴절력에 따라 크게 (+)디옵터와 (-)디옵터 렌즈로 구분할 수 있다. 렌즈에 가해지는 외력에 의해 발 생되는 변형은 디옵터의 증가 또는 감소에 따라 다르게 발생된다. 본 논문에서는 수년간 광계측 분야에서 널리 사 용되고 있는 ESPI를 이용하여 렌즈에 발생되는 변형을 정량적으로 측정 하였다. ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry: ESPI)는 빛의 가간섭성을 이용하여 대상물의 변형을 비접촉으로 정밀하게 측정할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 실험은 총 16종의 플라스틱 안경 렌즈를 대상으로 수행 하였다. 동일한 변위를 주었을 때, (+)렌즈는 디옵터가 증가함에 따라 변형량이 감소하고, (-)렌즈의 경우 (+)디옵터 렌즈와는 반대로 디옵터가 감소함에 따라 변 형량이 증가한다는 것을 확인 하였다. 또한 (+)디옵터 렌즈가 (-)디옵터 렌즈에 비해 상대적으로 변형량이 적게 발 생한 사실을 알 수 있었다. 따라서 본 논문의 결과는 다양한 렌즈에 외부 변위가 가해지는 경우 렌즈의 변형에 의 한 광학적 결함 등을 정량적으로 측정 할 수 있는 가능성을 제시하고 렌즈 산업 분야에 다양하게 응용 될 것으로 기대된다.

강판-대기 온도차에 의한 선체블록 주판의 부가 면외변형 추정

하윤석(Yunsok Ha),이명수(Myungsu Yi) 대한조선학회 2012 大韓造船學會 論文集 Vol.49 No.3

2개의 볼트를 갖는 고강도 알루미늄 합금 일면전단 볼트접합부의 내력

강현식,김태수 한국강구조학회 2018 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.30 No.2

This study is aiming at investigating the ultimate behaviors and curling influence on the ultimate strength in high strength aluminum alloys (7075-T6) single shear two-bolted connections using finite element analysis. The validation of finite element analysis for predicting the ultimate behaviors was verified through the comparison between previous test results and analysis predictions. Strength reduction due to curling occurrence was estimated quantitatively. Parametric analyses with extended variables were conducted and the conditions of curling occurrence according to end distance and edge distance were suggested. Finally, modified equation was suggested considering curling influence on the ultimate strength of aluminum alloys 7075-T6 bolted connections. 본 연구는 유한요소해석을 적용하여 고강도 알루미늄 합금(7075-T6)의 2개 볼트로 구성된 일면전단 볼트접합부의 구조거동과면외변형에 의한 최대내력에 미치는 영향을 조사하는 것을 연구목적으로 한다. 볼트접합부의 구조거동을 예측하는데 있어 기존실험결과와해석결과의 비교를 통해 유한요소해석의 타당성을 검증하였다. 면외변형 발생으로 볼트접합부의 내력저하정도를 정량적으로 평가하였다. 연단거리에 대한 추가적인 변수해석이 수행되었고 하중방향연단거리와 하중직각방향연단거리에 따른 면외변형 발생조건을 제시하였다. 최종적으로 알루미늄 합금 7075-T6 볼트접합부에 대한 면외변형의 영향을 고려한 수정내력식을 제안하였다.

평판두께와 연단거리를 변수로 갖는 박판탄소강 볼트접합부의 종국거동에 관한 실험적 연구

이용택,김태수,정하영,김승훈,Lee, Yong Taeg,Kim, Tae Soo,Jeong, Ha Young,Kim, Seung Hun 한국강구조학회 2009 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.21 No.5

본 연구의 목적은 박판 탄소강 일면전단 2행 2열 볼트접합부의 블록전단파단거동과 면외변형의 영향을 조사하는 것이다. 하중직각 방향 연단거리, 볼트직경, 피치, 게이지 치수를 고정하고 블록전단파단이 발생하도록 실험체를 계획한다. 접합평판의 두께, 하중방향연단거리를 주요변수로 설정한다. 단순인장 실험을 실시하고 블록전단파단 양상, 최대내력을 현행의 설계기준식에 의한 예측치와 비교한다. 또한, 판 두께와 연단거리에 따른 하중방향과 직각방향으로 발생하는 면외변형의 발생조건을 조사하고 면외변형의 발생으로 인한 내력저하정도를 고찰한다. The purpose of this experimental study was to investigate the block shear fracture behavior and curling effect on a single shear-bolted connection in thin-walled carbon steel fabricated with four bolts. The specimens that fail by block shear were planned to have a constant dimension of the edge distance perpendicular to the loading direction, bolt diameter, pitch, and gage. The main variables of the specimens were plate thickness and end distance parallel to the loading direction. A monotonic tensile test was carried out for the bolted connections, and the ultimate behaviors, such as the fracture shape, ultimate strength, and curling, were compared with those that had been predicted using the current design specifications. The conditions of curling occurrence in terms of plate thickness and end distance were also investigated, and the strength reduction due to curling was considered.

듀플렉스계 스테인리스강 2행 2열 볼트접합부의 구조거동에 관한 실험적 연구

강현식,김태수 한국강구조학회 2019 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.31 No.1

Recently, duplex stainless steel with higher strength, greater corrosion resistance (particularly, stress corrosion cracking) and lower cost compared with austenitic stainless steel has been developed. However, stainless steels are not included in the structural materials of Korean Building Code(KBC) and corresponding design specifications are not regulated. In this paper, experimental studies have been performed to investigate the structural behaviors of duplex stainless steel (STS329FLD) four-bolted connections for providing the basic data of domestic design specification. Main variables are shear connection type (single shear and double shear) and end distance parallel to the direction of applied force. Fracture modes were classified into typical block shear fracture, tensile fracture and curling. Curling occurrence in single shear connection led to ultimate strength drop by up to 17%. Test strengths were compared with those by current design specifications and proposed equations by previous researches. For specimens with no curling, AISC/AISI/KBC, EC3 and Clement & Teh’s equations underestimated the strength. AIJ and Teh & Deierlein overestimated the strength of bolted connection. For specimens with curling, Kim & Lim’s equation was also overly unconservative to predict the ultimate strength of curled connections. 최근에 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 높은 재료강도, 우수한 내식성(특히, 내응력부식균열)과 가격경쟁력을 지닌듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었다. 그러나, 스테인리스강은 한국건축구조기준에 구조용 재료로 지정되어 있지 않아서 이에 대한 구조설계기준도 마련되어 있지 않은 실정이다. 이 연구에서는 국내 구조설계기준 작성에 필요한 기초자료를 제공하고자 듀플렉스계 스테인리스강 2행 2열 볼트접합부의 구조거동을 조사하기 위해 실험연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합 방법(일면전단과 이면전단)과 하중방향 연단거리로 한다. 실험종료시점에서 파단형태는 블록전단파단, 순단면파단과 면외변형으로 분류되었다. 일면전단 볼트접합부에서 면외변형 발생으로 최대 17%까지 내력저하가 발생되었다. 실험내력과 현행설계기준과 기존연구자에 의해 제안된 내력식에 의한 예측내력과 비교되었다. 면외변형의 영향이 없는 접합부에 대해서 AISC/AISI/KBC, EC3와 Clement & Teh 내력식은 접합부의 내력을 과소평가했지만 AIJ와 Teh & Deierlein 내력식은 과대평가했다. 면외변형에 의해 내력저하를 갖는 접합부에 대해서 Kim & Lim 내력식은 또한 과도하게 과대평가하는 경향을 보였다.

면외변형 링 요소를 이용한 고유해석

문원주,민옥기,김용우,Moon, Won-Joo,Min, Oak-Key,Kim, Yong-Woo 대한기계학회 1993 대한기계학회논문집 Vol.17 No.7

This paper presents the theoretical natural frequencies of out-of-plane deformable ring based on the variables such as out-of-plane deflection, torsional rotation and shear rotation. Based on the same variables, a finite element eigen analysis is carried out by using the $C^0$-continuous, isoparametric element which has three nodes per element and three degrees-of-freedom at each node. Numerical experiments are peformed to find the integration scheme which produces accurate natural frequencies, natural modes and correct rigid body motion. The uniformly reduced integration and the selective reduced integration give more accurate numerical frequencies than the uniformly full integration, but the uniformly reduced integration produces incorrect rigid body motion while selective reduced integration does correct one. Therefore, the ring element based on the three variables which employes selective reduced integration is recommended to avoid spurious modes, to alleviate the error due to shear locking and to produce correct rigid body motion, simultaneously.