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연속식 하역기 텐션바의 임계 균열을 고려한 잔존수명 예측 및 검사 주기 선정
Prediction of Remaining Life Time and Determination of Inspection Cycle Considering Critical Crack in Tension Bar of Continuous Ship Unloader 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.33 no.6, 2018년, pp.1 - 7  

박수 (성균관대학교 기계공학부) ,  정장영 (창원대학교 기계공학과) ,  송정일 (창원대학교 기계공학과) ,  김대진 (안동대학교 기계공학과) ,  석창성 (성균관대학교 기계공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Continuous Ship Unloader (CSU) is an equipment that unloads freight from the ship docked in the port to the land. And the design target life time is designed to be 30 to 50 years, and it is classified as a semi-permanent large facility. However, cracks may occur due to structural defects, abnorm...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 연속식 하역기의 주요 부재를 대상으로 균열 존재 시 잔존 수명을 예측하는 연구를 수행하였다. 또한 잔존 수명 예측 결과를 기반으로 연속식 하역기의 균열 검사 주기를 선정하였다.

가설 설정

  • 텐션바 부재에 다양한 균열 길이를 가정하고, 응력 확대계수(K)를 이용해 균열 존재 시 잔존 수명을 평가하였다. 이를 위해 Table 1에 정리된 텐션바 부재에 작용되는 응력 측정 결과를 식 (2)와 (3)에 대입하여 최소 검출 균열 길이를 5mm로 가정하여 소성역의 크기보다 검출 균열이 더 큰 것을 확인하였다. 또한 검출 균열길이를 5 ~ 140 mm까지 변화시켜가며 부재가 견딜 수 있는 한계 균열길이를 식 (4)를 통해 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
피로수명을 예측하는 방법의 한계점은 무엇인가?  일반적으로 피로 수명은 초기 균열이 발생할 때까지의 균열 개시 수명과 발생된 균열이 구조물 붕괴까지 성장하는 균열 진전 수명으로 구분할 수 있으며, 연속식 하역기와 같은 대형 구조물 설비의 경우에는 균열 진전 수명이 전체 피로 수명의 많은 부분을 차지하는 것으로 알려져 있다4,5). 피로수명을 예측하기 위한 방법으로 가장 많이 쓰이는 S-N 선도를 이용한 방법은 피로 수명의 많은 부분을 차지하고 있는 진전 수명에 대한 평가가 어려운 문제가 있으며, 균열 개시 수명을 기준으로 할 경우에는 설비의 가용성 및 경제성 측면 에서 최적의 방법이라고 할 수 없다.
연속식 하역기은 어떤 역할을 하는가? 연속식 하역기는 항만에 접안된 선박으로부터 화물을 육상으로 하역하는 장비로서 다수의 버킷이 장착되어 석탄, 시멘트, 철광석 등의 화물을 굴삭하고 육상으로 이동시키는 역할을 하는 설비이다. 주로 발전소, 제철소 및 원료처리설비용 항만부두 등에 사용되고 있으며 과거에는 설계 목표 수명이 20년 이었으나 최근에는 30~50년으로 설계되어 반영구적인 대형설비로 분류 되고 있다1,2).
연속식 하역기가 설계 수명전 파손 가능성의 이유는 무엇인가? 주로 발전소, 제철소 및 원료처리설비용 항만부두 등에 사용되고 있으며 과거에는 설계 목표 수명이 20년 이었으나 최근에는 30~50년으로 설계되어 반영구적인 대형설비로 분류 되고 있다1,2). 하지만 구조물의 결함, 비정상적인 하중 및 부식 등의 이유로 균열이 발생할 수 있으므로 설계 수명에 도달하기 전에 피로 파손이 발생될 가능성이 있다3). 일반적으로 피로 수명은 초기 균열이 발생할 때까지의 균열 개시 수명과 발생된 균열이 구조물 붕괴까지 성장하는 균열 진전 수명으로 구분할 수 있으며, 연속식 하역기와 같은 대형 구조물 설비의 경우에는 균열 진전 수명이 전체 피로 수명의 많은 부분을 차지하는 것으로 알려져 있다4,5).
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참고문헌 (12)

  1. C. U. Kim, J. I. Song and J. Y. Chung, "Study to Improve the Bucket Life of the Continuous Ship Unloader", The Korean Society of Manufacturing Process Engineers Spring Conference, p. 29, 2017. 

  2. A. Wasy, A. U. Rehman, H. S. Kim, S. H. Ha and J. I. Song, "Structural Analysis of Continuous Ship Unloader", The Korean Society of Mechanical Engineers Conference, pp. 2075-2078, 2012. 

  3. G. Milana, K. Banisoleiman and A. Gonzalez, "Sources of Structural Failure in Ship Unloaders", 26th European Safety and Reliability Conference, 2016 

  4. K. S. Kim, H. Ito, Y. S. Seo, B. S. Jang, B. I. Kim and Y. B. Kwon, "A Study of Crack Propagation and Fatigue Life Prediction on Welded Joints of Ship Structure (I)", Journal of the Society of Naval Architects of Korea, Vol. 44, No. 6, pp. 669-678, 2008. 

  5. K. S. Kim, C. S. Shim, Y. B. Kwon, H. S. Ko, H. G. Ki and K. K. Viswanathan, "A Study of Crack Propagation and Fatigue Life Prediction on Welded Joints of Ship Structure (II)", Journal of the Society of Naval Architects of Korea, Vol. 45, No. 6, pp. 679-687, 2008. 

  6. G. Milana, K. Banisoleiman and A. Gonzalez, "Fatigue Life Assessment Method: The Case of the Ship Unloaders", 1st International Conference on Natural Hazards & Infrastructure, 2016. 

  7. C. W. Hur and D. H. Moon, "A Study on Fatigue Analysis, "Reliability and Life Expectancy of a Double Link Type Level Luffing Jib Crane", J. Korean Soc. Saf., Vol. 16, No. 4, pp. 65-73, 2001. 

  8. Y. F. Chang and T. Y. Wang, "The Evaluation of Fatigue Crack Propagation on a Grab Unloader", Australasian Structure Engineering Conference, pp. 146-151, 2012. 

  9. ASTM E8, Standard Test Method for Tension Testing of Metallic Materials, 2016. 

  10. ATM E647, Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates, 2015. 

  11. S. P. Huh, C. S. Seok and W. H. Yang, "Determination of the Threshold Stress Intensity Factor in Fatigue Crack Growth Test", J. Korean Soc. Saf., Vol.15, No. 3, pp. 1-6, 2000. 

  12. NI 611 SEC 12, "Guidelines for Fatigue Assessment of Steel Ship and Offshore Units", Bureau Veritas, 2016. 

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