초록 ▼

機械部品의 國産化 시도 이후로 人命과 재산상에 밀접한 關係를 갖고 있는 構造物은 主要部位에서의 疲勞荷重에 대한 安全性 점검을 위해 耐久性評價가 必然的으로 요구되고 있지만, 試驗施設의 부재로 充分히 對處할 수 없는 바 다양한 시험조건의 부여가 가능한 構造物用 疲勞試驗機를 개발하여 構造物의 疲勞수명 및 성능을 評價토록 하였다. 시험대상물이 실구조물임을 감안하여 큰 용량의 荷重 부가가 가능한 油壓式 荷重장치를 고려하였는데 主要構成品으로서는 load frame, fixture, hydraulic system 및 controller 등이

機械部品의 國産化 시도 이후로 人命과 재산상에 밀접한 關係를 갖고 있는 構造物은 主要部位에서의 疲勞荷重에 대한 安全性 점검을 위해 耐久性評價가 必然的으로 요구되고 있지만, 試驗施設의 부재로 充分히 對處할 수 없는 바 다양한 시험조건의 부여가 가능한 構造物用 疲勞試驗機를 개발하여 構造物의 疲勞수명 및 성능을 評價토록 하였다. 시험대상물이 실구조물임을 감안하여 큰 용량의 荷重 부가가 가능한 油壓式 荷重장치를 고려하였는데 主要構成品으로서는 load frame, fixture, hydraulic system 및 controller 등이 있다. 프레임은 4개의 column과 crosshead 및 test bed로 구성되어 있으며 荷重가진 장치인 490 KN actuator는 crosshead에 부착되었고 actuator의 piston rod 끝에 load cell을 연결, 荷重을 測定토록 하였다. Crosshead 및 test bed의 設計를 위해 system에 알맞은 computer program을 開發하였으며 重要部位인 crosshead 설계에 있어서는 몇몇 시험 조건하에서의 安全度를 위해 理論的인 應力解析方法인 有限要素法과 實驗的 方法인 光彈性 解析을 적용하였다, 油壓시스템에 있어서는 clamping cylinder 및 lifting cylinder등이 設計·製作되었으며 構造物의 시험상태에 따른 적합한 油壓回路 등이 設計되어 試驗상태 부여에 最大한 도움이 되게 하였다. 한편, 理論的 바탕에서 構成된 試驗機가 제기능을 수행할 수 있는지의 여부를 판단키 위해 試驗機의 製作과정에서 發生되는 各種 결함여부를 점검하였고, 試驗機의 安全性과 관련, 실험상황에 따른 理論的 檢討와 試驗的 評價를 同時에 시도하여 column과 crosshead의 변형량과 대형피로시험기의 고유진동수를 측정하였다. 構造物의 安全性과 信賴性 評價를 위해 본 試驗機를 利用하여 自動車 부품과 各種 構造物 要素品의 疲勞試驗評價와 耐久性試驗을 실시하였다.

Abstract ▼

Structural fatigue tests are reguired in engineering practice with many valid reasons. Some have to do with the shortcomings of relating material behavior with structural behavior, some are concerned with the lack of accuracy in knowing the loads in individual structural elements. The biggest advant

Structural fatigue tests are reguired in engineering practice with many valid reasons. Some have to do with the shortcomings of relating material behavior with structural behavior, some are concerned with the lack of accuracy in knowing the loads in individual structural elements. The biggest advantage of structural testing is its capability, when performed rightly, to find out all the weak spots in the total design, and thereby show when and where to inspect the structure in service. Machinery industry of Korea starts to make many machinery components which had been imported. Some components such as axle housing require the fatigue strength evaluation for the safety and reliability of structures. However, structural fatigue testing machines are not as readily available as material fatigue testing machines. To meet those industrial need, a general purpose large structural fatigue testing machine was developed. The system, a closed loop servohydraulic testing system, consists of load frame, loading fixture, hydraulic system, and controller. Load frame has four columns, crosshead, and test bed. A 490KN hydraulic actuator is installed on the crosshead with upside down position and the end of actuator rod is connected to load cell. Computer programs were developed to design the crosshead and test bed. Theoretical stress analysis with finite element method, experimental stress analysis with photoelastic method have been performed to confirm dimensional pertinence of the crosshead under several constraints. Hydraulic cylinders are designed to lift the crosshead and to clamp it on the columns. The system are examined theoretically to estimate its actual capacity against its design capacity. Deflection of the crosshead and natural frequency of the system are calculated and measured. This research also deals with the applications of this structural fatigue testing machine on the durability and fatigue strength evaluation of parts, components, and structures such as axle housing, leaf spring, torque rod assembly, etc.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...9
• 요약문...11
• SUMMARY...14
• NOMENCLAYURE...19
• 목차...21
• LIST OF ILLUSTRATIONS...25
• List of Tables... 29
• 第 1 章 緖論...31
• 第 2 章 大型疲勞試驗機의 構造...33
• 2-1 프레임의 設計...33
• 2-1-1 Crosshead...33
• 2-1-2 Column...44
• 2-1-3 Test Bed...52
• 2-1-4 굽힘 및 비틀림 試驗裝置...59
• 2-1-5 프레임의 材質 및 사양...70
• 2-2 油壓 시스템의 設計...73
• 2-2-1 유압원의 선정 및 주요 회로도...74
• 2-2-2 油壓 실린더...76
• 2-2-3 油壓 回路...81
• 2-3 제어 시스템 및 荷重作動器...85
• 2-3-1 제어 시스템...85
• 2-3-2 荷重作動器...89
• 第 3 章 大型疲勞試驗機의 性能評價...92
• 3-1 Crosshead의 設計 檢討...92
• 3-1-1 有限 要素法에 의한 理論的 檢討...92
• 3-1-2 光彈性 實驗을 通한 解析...97
• 3-1-3 Crosshead 設計에 대한 考察...101
• 3-2 試驗機의 精密度 檢査...101
• 3-2-1 UT 檢査...101
• 3-2-2 精密度 檢査...104
• 3-3 Column과 Crosshead 變形量 檢討...106
• 3-3-1 理論的 檢討...106
• 3-3-2 實驗的 評價...112
• 3-4 大型疲勞試驗機의 固有振動數...114
• 3-4-1 理論的 計算...114
• 3-4-2 實驗的 測定...118
• 3-5 試驗機 評價에 따른 結果...120
• 第 4 章 試驗機의 活用...121
• 4-1 Axle Housing의 耐久性 試驗...121
• 4-1-1 疲勞試驗時 Axle Housing의 振動波 計算...122
• 4-1-2 靜的狀態의 試驗...128
• 4-1-3 疲勞試驗과 結果...131
• 4-2 材質試驗에의 利用...140
• 4-2-1 그립 製作...140
• 4-2-2 材料의 Cyclic 曲線測定...141
• 4-3 防振고무의 疲勞性能 試驗...145
• 4-4 Leaf spring의 疲勞 耐久性 試驗...147
• 4-5 Rod Rubber Bushing의 耐久性能 試驗...150
• 第 5 章 結論...156
• Appendix...159
• A. 大型疲勞試驗機의 評價...161
• B. 部品의 試驗檢査 成績書...166
• B.1 防振고무 멧트 疲勞强度試驗...166
• B.2 Leaf Spring의 疲勞 耐久性 試驗...170
• C. Vehicle Component의 耐久性 評價節次...173
• C.1 後輪車軸體의 굽힘 피로시험...173
• C.2 트럭 車軸의 비틀림 强度 및 疲勞試驗...177
• C.3 드라이브 샤프트 비틀림 試驗...180
• C.4 드라이브 샤프트 비틀림 疲勞試驗...181
• D. 試驗機 開發의 세부사항...184
• D.1 Computer Programs...184
• D.2 Drawings...196
• 參考文獻...201