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쇼트피닝 처리를 한 베어링강의 고사이클 피로수명 및 파괴거동
윤상재(Sang Jae Yoon),최낙삼(Nak Sam Choi) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9
쇼트피닝(shot-peening) 처리를 한 베어링강의 고사이클 피로거동을 연구하였다. 열처리한 베어링강(JISSUJ2) 시험편과 열처리 후 쇼트피닝 표면가공을 추가한 시험편을 사용해 회전굽힘피로시험을 수행하고 파단된 시험편의 파면을 분석하였다. 시험편의 피로파괴는 표면 결함에서 비롯된 표면 파괴와, 내부의 비금속개 재물에서 비롯된 내부형 파괴의 두 종류로 발생하였다. 내부 파괴의 경우 비금속 개재물 주변에 어안(fisheye) 모양의 파괴양식이 관찰되었다. 개재물은 표면으로부터의 깊이와 형상에 따라 피로 수명에 큰 영향을 주었다. 쇼트피닝 가공을 한 베어링강은 저사이클 하중영역 및 고사이클 하중영역에서 모두 피로수명이 향상 되었으며, 하중이 작아질수록 피로수명의 개선은 더욱 커졌다. 또한 2 모수 와이블(Weibull) 분포를 이용하여 베어링강의 확률-응력-수명 (P-S-N) 곡선을 구하여 신뢰도 높은 피로수명 예측을 하였다. Shot-peening effects on the fatigue behavior of bearing steel were investigated under the high cyclic loading. Hourglass shape specimens were made of bearing steel(JIS-SUJ2) for rotary bending fatigue tests. Two kinds of treatments were performed : a heat treatment and a shot-peened surface treatment after the heat treatment. The fracture surfaces of specimens were classified into two types of fracture mode : the surface fracture mode induced by a surface defect and the internal fracture mode induced by a nonmetallic inclusion. Inclusion depth and shape affected considerably the fatigue life. Shot-peening treatment improved much the fatigue life of the bearing steel under low and high levels of cyclic loads. Probabilistic-stress-life (P-S-N) curves were suggested for the reliable fatigue life estimation of the improved bearing steel.
차량용 하이브리드 복합재 조인트부의 통계적 피로수명평가
정달우(Dal-Woo Jung),윤상재(Sang-Jae Yoon),최낙삼(Nak-Sam Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4
차량용 하이브리드 복합재 조인트부의 피로수명을 통계적으로 평가하기 위해 저상버스 차체에 사용되는 하이브리드 복합재 조인트부를 대상으로 외팔보형 피로굽힘시험을 수행하였다. 정규분포, 대수정규분포, Wei bull 분포를 이용하여 하이브리드 복합재 조인트부의 피로시험 데이터에 가장 적합한 확률분포를 선정하고 이를 이용해 P-S-N 곡선을 구함으로써 하이브리드 복합재 조인트부에 대한 통계적 수명 예측 평가절차와 신뢰성설계의 기초자료를 제시하였다. Fatigue bending test of a cantilever beam type specimen was performed for statistical fatigue life evaluation of the hybrid composite joints which were developed for low-floor bus car body. The suitable probabilistic density function was selected among the normal, lognomal and Weibull distribution for the life estimation of hybrid composite joint structure. A probabilistic-stress-life (P-S-N) curve was suggested for statistical fatigue life estimation and reliability design.
SMC 복합재료 멀티스케일 모델링을 위한 RVE 재구성 알고리즘 개발
임형준 ( Hyoung Jun Lim ),최호일 ( Ho-il Choi ),윤상재 ( Sang Jae Yoon ),임상원 ( Sang Won Lim ),최치훈 ( Chi Hoon Choi ),윤군진 ( Gun Jin Yun ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.1
본 논문은 단섬유 칩으로 구성된 Sheet Molding Compound(SMC) 복합재료를 실험적으로 관찰된 특징들을 바탕으로 메소스케일(meso-scale) 대표체적요소(RVE: Representative Volume Element)를 재구성하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 전산해석을 이용하여 SMC 복합재료의 비등방성 거동의 정확한 예측은 어려운 문제이다. 이를 극복하기 위해, SMC 복합재료를 위한 일련의 이미지 프로세싱 기술과 재구성 알고리즘 및 유한요소(FE: Finite Element) 생성기로 구성된 SMC RVE 모델을 개발하였다. 첫째, micro-CT 이미지 프로세싱은 SMC 물성에 직접적인 상관관계를 가지는 섬유칩의 배향 및 분산의 확률적 분포를 평가한다. 둘째, 해당 통계적 분포를 바탕으로 섬유칩 간의 겹침효과를 고려한 섬유칩 팩킹 재구성 알고리즘을 개발한다. 마지막으로, SMC 복합재료 멀티스케일 해석을 이용하여 매크로스케일(macro-scale)에서의 거동을 파악하고 실험데이터를 통해 검증을 수행한다. This paper presents a novel algorithm to reconstruct meso-scale representative volume elements (RVE), referring to experimentally observed features of Sheet Molding Compound (SMC) composites. Predicting anisotropic mechanical properties of SMC composites is challenging in the multiscale virtual test using finite element (FE) models. To this end, an SMC RVE modeler consisting of a series of image processing techniques, the novel reconstruction algorithm, and a FE mesh generator for the SMC composites are developed. First, micro-CT image processing is conducted to estimate probabilistic distributions of two critical features, such as fiber chip orientation and distribution that are highly related to mechanical performance. Second, a reconstruction algorithm for 3D fiber chip packing is developed in consideration of the overlapping effect between fiber chips. Third, the macro-scale behavior of the SMC is predicted by the multiscale analysis.