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정확한 피로 해석을 위해 꼭 알아야 하는 5가지
#반디통 #CAE세미나 #피로해석 #fatigue
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https://hubs.ly/Q01y4g1B0
이번 강의는 앞선 강의에서 소개한 피로 파괴 현상을 실무에 적용하는 방법에 대해서 소개합니다. 설계, 해석을 수행하는 엔지니어가 앞선 강의에서 설명한 피로 파괴 현상과 이론을 충분히 이해하고 있더라도 현업에서 피로 파괴를 예상하거나 예측하는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 이번 강의에서는 피로 해석을 통해 구조물의 파이번 강의는 앞선 강의에서 소개한 피로 파괴 현상을 실무에 적용하는 방법에 대해서 소개합니다. 설계, 해석을 수행하는 엔지니어가 앞선 강의에서 설명한 피로 파괴 현상과 이론을 충분히 이해하고 있더라도 현업에서 피로 파괴를 예상하거나 예측하는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 이번 강의에서는 피로 해석을 통해 구조물의 파손을 예측하기 위해 엔지니어가 반드시 알아야 하는 내용에 대해서 함께 학습하겠습니다.
목차
1. 다축 응력 피로 예측
2. 가변 하중
3. 유한요소법을 이용한 피로 해석 과정
4. 피로 해석 결과 분석
5. 피로 해석 시 주의 사항
1. 다축 응력 피로 예측
가장 간단한 하중이라고 표현되는 인장(Tensile)과 비틀림(Torsion) 하중이 동시에 작용하는 경우만 하더라 구조물에 가해지는 응력(Stress)는 보이는 그림과 같이 복잡한 다축 응력이 가해집니다. 주응력으로 치환한다고 하더라도 1, 2, 3축에 대해 3가지 응력으로 정의됩니다. 일반적으로 우리가 유한요소해석을 수행하고 구조물의 안전성을 평가할 때는 von-Mises 등가 응력으로 치환하여 구조물의 파손을 예측하고 평가합니다.
하지만 von-Mises 응력을 피로 해석에서 사용하는 것은 매우 위험한 접근일 수 있습니다. 피로 현상은 응력의 인장, 압축이 반복적으로 가해지는 현상으로 인해 발생합니다. 등가 응력을 사용했을 때 가장 큰 문제는 인장, 압축에 대한 정보의 부재입니다. 또한 피로 파괴를 발생시키는 크랙을 예측하기 위해 응력의 방향성을 알아야 하지만 등가 응력은 방향성에 대한 정보 역시 가지고 있지 않습니다.
우리는 항복(Yield)과 피로(Fatigue)가 전혀 다른 현상임을 인정하고 해석 결과를 평가할 때 이 점을 주의해야만 합니다.
2. 가변 하중
피로 파괴를 발생시키는 균열에 대한 이론과 실험은 균일한 응력과 변형량이 반복되는 상황에 대해 정의하고 있습니다. 하지만 실제 구조물에 발생하는 응력과 변형량을 유한요소해석을 통해 구했을 때 구조물에 발생하는 응력의 변화는 아래 그래프와 같이 균일한 반복이 아닌 경우가 더 많습니다.
가변 하중 데이터로 진폭 별 사용 횟수와 누적 손상을 예측할 수 있다
이런 해석 결과에서 최저점과 최고점 사이의 데이터는 피로 예측에 전혀 필요 없습니다. 필요한 정보는 하중(응력, 변형)의 방향이 바뀌는 반전점에 대한 정보가 필요합니다. 반전점의 개수를 통해 실제 제품의 진폭 별 사용 횟수와 수명을 예측할 수 있으며, 피로 현상으로 발생하는 누적 손상을 예측할 수 있습니다. 이때 가장 많이 사용되는 방법은 Rainflow 방법입니다.
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강구조물 구조계산
실제 구조물과 동일하게 컴퓨터를 이용하여 3D로 모델링하고 외부에서 하중을 적용하면면 구조물은 휘어져 변형되고, 하중이 제거 되면 원래 형상으로 되돌아옵니다.
위의 영상은 구조물이 휘어지는 과정을 보여주는 동영상입니다.
지나치게 많이 휘어지면 원래 형상으로 복귀하지 못하고 구조물은 쓰러져 파괴됩니다. 따라서 변형량이 과도한 구조물은 안전하지 못하여 하중에 쓰러질 것으로 예측할 수 있습니다.
중요한 구조물일수록 만들기 전에 구조계산(강도계산)을 실시하여 안전성을 확보해야 합니다.
강구조물 즉, 기계부품, 기계설비, 플랜트, 철구조물, 타워, 물탱크, 신호등, 수문, 호퍼, 사이로, 스크러버, 크레인 등은 하중에 의하여 얼마나 변형되는지, 응력이 얼마나 발생하는지를 계산해 보아야 합니다. 변형량과 응력이 기준치 이하라면 안전한 구조물입니다.
구조물이 물, 공기, 열, 즉, 유체에 의하여 변형되는 경우도 있으므로 이러한 경우에는 유동해석(CFD)를 실시하여 안전성을 확보해야 합니다.
강구조물 구조계산 유동해석 전문업체
상호 : 다은기술사사무소(주) www.daeun.re.kr
대표 : 산업기계설비 기술사 이태욱
주소 : 서울특별시 강서구 양천로 517-17, 한화비즈메트로1차 906호
전화 : 02-2672-8935~6
피로 및 피로파괴 무료강의│피로공학의 기초에서 응용까지!│에어클래스
관련 영상 더보기: https://www.airklass.com/k/B77KENM?utm_source=youtube\u0026utm_medium=sample\u0026utm_campaign=k10437
본 영상의 저작권은 [이강용]에게 있으며, 에어클래스에 업로드된 샘플영상입니다.
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이번 강의는 앞선 강의에서 소개한 피로 파괴 현상을 실무에 적용하는 방법에 대해서 소개합니다. 설계, 해석을 수행하는 엔지니어가 앞선 강의에서 설명한 피로 파괴 현상과 이론을 충분히 이해하고 있더라도 현업에서 피로 파괴를 예상하거나 예측하는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 이번 강의에서는 피로 해석을 통해 구조물의 파이번 강의는 앞선 강의에서 소개한 피로 파괴 현상을 실무에 적용하는 방법에 대해서 소개합니다. 설계, 해석을 수행하는 엔지니어가 앞선 강의에서 설명한 피로 파괴 현상과 이론을 충분히 이해하고 있더라도 현업에서 피로 파괴를 예상하거나 예측하는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 이번 강의에서는 피로 해석을 통해 구조물의 파손을 예측하기 위해 엔지니어가 반드시 알아야 하는 내용에 대해서 함께 학습하겠습니다.
목차
1. 다축 응력 피로 예측
2. 가변 하중
3. 유한요소법을 이용한 피로 해석 과정
4. 피로 해석 결과 분석
5. 피로 해석 시 주의 사항
1. 다축 응력 피로 예측
가장 간단한 하중이라고 표현되는 인장(Tensile)과 비틀림(Torsion) 하중이 동시에 작용하는 경우만 하더라 구조물에 가해지는 응력(Stress)는 보이는 그림과 같이 복잡한 다축 응력이 가해집니다. 주응력으로 치환한다고 하더라도 1, 2, 3축에 대해 3가지 응력으로 정의됩니다. 일반적으로 우리가 유한요소해석을 수행하고 구조물의 안전성을 평가할 때는 von-Mises 등가 응력으로 치환하여 구조물의 파손을 예측하고 평가합니다.
하지만 von-Mises 응력을 피로 해석에서 사용하는 것은 매우 위험한 접근일 수 있습니다. 피로 현상은 응력의 인장, 압축이 반복적으로 가해지는 현상으로 인해 발생합니다. 등가 응력을 사용했을 때 가장 큰 문제는 인장, 압축에 대한 정보의 부재입니다. 또한 피로 파괴를 발생시키는 크랙을 예측하기 위해 응력의 방향성을 알아야 하지만 등가 응력은 방향성에 대한 정보 역시 가지고 있지 않습니다.
우리는 항복(Yield)과 피로(Fatigue)가 전혀 다른 현상임을 인정하고 해석 결과를 평가할 때 이 점을 주의해야만 합니다.
2. 가변 하중
피로 파괴를 발생시키는 균열에 대한 이론과 실험은 균일한 응력과 변형량이 반복되는 상황에 대해 정의하고 있습니다. 하지만 실제 구조물에 발생하는 응력과 변형량을 유한요소해석을 통해 구했을 때 구조물에 발생하는 응력의 변화는 아래 그래프와 같이 균일한 반복이 아닌 경우가 더 많습니다.
가변 하중 데이터로 진폭 별 사용 횟수와 누적 손상을 예측할 수 있다
이런 해석 결과에서 최저점과 최고점 사이의 데이터는 피로 예측에 전혀 필요 없습니다. 필요한 정보는 하중(응력, 변형)의 방향이 바뀌는 반전점에 대한 정보가 필요합니다. 반전점의 개수를 통해 실제 제품의 진폭 별 사용 횟수와 수명을 예측할 수 있으며, 피로 현상으로 발생하는 누적 손상을 예측할 수 있습니다. 이때 가장 많이 사용되는 방법은 Rainflow 방법입니다.
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실제 구조물과 동일하게 컴퓨터를 이용하여 3D로 모델링하고 외부에서 하중을 적용하면면 구조물은 휘어져 변형되고, 하중이 제거 되면 원래 형상으로 되돌아옵니다.
위의 영상은 구조물이 휘어지는 과정을 보여주는 동영상입니다.
지나치게 많이 휘어지면 원래 형상으로 복귀하지 못하고 구조물은 쓰러져 파괴됩니다. 따라서 변형량이 과도한 구조물은 안전하지 못하여 하중에 쓰러질 것으로 예측할 수 있습니다.
중요한 구조물일수록 만들기 전에 구조계산(강도계산)을 실시하여 안전성을 확보해야 합니다.
강구조물 즉, 기계부품, 기계설비, 플랜트, 철구조물, 타워, 물탱크, 신호등, 수문, 호퍼, 사이로, 스크러버, 크레인 등은 하중에 의하여 얼마나 변형되는지, 응력이 얼마나 발생하는지를 계산해 보아야 합니다. 변형량과 응력이 기준치 이하라면 안전한 구조물입니다.
구조물이 물, 공기, 열, 즉, 유체에 의하여 변형되는 경우도 있으므로 이러한 경우에는 유동해석(CFD)를 실시하여 안전성을 확보해야 합니다.
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상호 : 다은기술사사무소(주) www.daeun.re.kr
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주소 : 서울특별시 강서구 양천로 517-17, 한화비즈메트로1차 906호
전화 : 02-2672-8935~6
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관련 영상 더보기: https://www.airklass.com/k/B77KENM?utm_source=youtube\u0026utm_medium=sample\u0026utm_campaign=k10437
본 영상의 저작권은 [이강용]에게 있으며, 에어클래스에 업로드된 샘플영상입니다.
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