한국해양대학교

Detailed Information

Metadata Downloads

디젤엔진 크랭크축 피로 평가를 위한 수치 해석적 연구

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor 윤용섭 -
dc.contributor.author 정자영 -
dc.date.accessioned 2024-01-03T17:28:55Z -
dc.date.available 2024-01-03T17:28:55Z -
dc.date.created 2023-03-03 -
dc.date.issued 2023 -
dc.identifier.uri http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/13170 -
dc.identifier.uri http://kmou.dcollection.net/common/orgView/200000671115 -
dc.description.abstract Accidents involving crankshaft of marine diesel engine have recently become common. Therefore, adequate fatigue assessment of the crankshaft is required to reduce the occurrence of severe accidents. This study aims to analyze stress and deformation using actual accident cases and data, based on finite element analysis. Three-dimensional models of the crank and crankshaft were designed and developed using “Autodesk inventor.” This study identifies vulnerable areas where stress is concentrated and proposes improvement design and factor level. Using “Ansys workbench and Autodesk Nastran,” finite element analysis was performed by “static and transient structural analyses,” which were used to determine the maximum equivalent stress and total deformation at vulnerable parts of the crankshaft. The model was tested under static and dynamic loading conditions to determine vulnerable fatigue area, deformation, equivalent alternating stress, and damage using the fatigue tool. To improve the accuracy of the durability fatigue limit, fatigue analysis was also performed using the physical properties of the material applied to the model ship, with the same stiffness and heat treatment (SCM440). The simulation was conducted under the same design and similar conditions as the ship where the actual accident occurred, and excessive deformation and stress concentration were confirmed in the crank pin fillet and journal fillet parts of the crankshaft. Structural and fatigue analysis on the additional processed design model by the fillet unit confirmed that stress and deformation in the same location were reduced. -
dc.description.tableofcontents 1. 서론 1 1.1 연구의 배경 및 목적 1 1.2 연구 내용 4 2. 이론적 배경 6 2.1 동력 전달 계통 6 2.1.1 동력 전달 원리 6 2.1.2 크랭크축 7 2.1.3 크랭크축에 작용하는 힘 9 2.2 피로 파괴(Fatigue fracture) 14 2.2.1 파괴 형식과 재료의 강도 14 2.2.2 피로 균열발생 매커니즘 15 2.2.3 피로 응력 15 2.2.4 S-N 곡선 19 2.3 크랭크축 피로평가 25 2.3.1 디플렉션 계측 25 2.4 유한요소해석 27 2.4.1 유한요소해석의 정의 27 2.5 선박 사례 분석 28 3. 크랭크의 변형 및 응력 평가 33 3.1 주요 설계 자료 33 3.2 해석 조건 36 3.2.1 형상 모델링 36 3.2.2 Mesh 설정 37 3.2.3 구속 조건 38 3.2.4 하중 조건 39 3.3 해석 결과 40 3.3.1 크랭크핀에 Pmax를 작용하여 크랭크축 변형량 및 안전성 분석 40 3.3.2 크랭크암 변형에 따른 응력분석 및 Nastran 활용하여 검증 41 3.3.3 Ansys를 활용하여, Pmax와 디플렉션 허용 범위와의 상관관계 분석 41 3.3.4 Nastran를 활용하여 가상 응력과 크랭크축의 응력 집중 경향성 분석 43 4. 크랭크축의 피로 안정성 평가 45 4.1 피로 파괴 해석 조건 45 4.1.1 형상 모델링 45 4.1.2 Mesh 설정 47 4.1.3 구속 및 하중 조건 47 4.2 해석 결과 49 4.2.1 동적 하중 작용 시, 크랭크축 변형 취약부 및 변형량 분석 49 4.2.2 최대 폭발 압력 작용 시, 크랭크축에 발생한 응력 분석 49 4.2.3 응력취약부 개선 후 응력 분석 51 5. 결론 53 참고문헌 55 -
dc.language kor -
dc.publisher 한국해양대학교 대학원 -
dc.rights 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. -
dc.title 디젤엔진 크랭크축 피로 평가를 위한 수치 해석적 연구 -
dc.type Dissertation -
dc.date.awarded 2023-02 -
dc.embargo.terms 2023-03-03 -
dc.contributor.department 대학원 기관시스템공학과 -
dc.contributor.affiliation 한국해양대학교 대학원 기관시스템공학과 -
dc.description.degree Master -
dc.identifier.bibliographicCitation 정자영. (2023). 디젤엔진 크랭크축 피로 평가를 위한 수치 해석적 연구. -
dc.subject.keyword Crankshaft, Fatigue evaluation, Deflection, FEA, Stress -
dc.identifier.holdings 000000001979▲200000003272▲200000671115▲ -
Appears in Collections:
기타 > 기타
Files in This Item:
There are no files associated with this item.

Items in Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse