• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.943-951
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• 2014

마이크로/나노 압입시험에 사용되는 각뿔 혹은 원뿔형 압입자의 선단 형상은 제작한계 및 사용 중 마모 등으로 인해 필수적으로 곡면 형태를 띄게 된다. 많은 압입시험 관련 연구에서 각뿔형 압입자의 선단 형상은 편의상 구형으로 가정한 후, 얕은 압입에 대한 구형압입 이론식을 적용하고 있다. 이러한 가정에는 근본적으로 두 가지 문제점이 있는데, 첫 번째로 이론해의 정확성은 재료 물성치 및 압입자 형상에 따라 변화한다는 점이며, 두 번째로 각뿔형 압입자의 실제 선단 형상은 이상적인 구형이 아니라는 점이다. 본 연구에서는 유한요소해석에 기반하여 압입시험에 미치는 이 두 요소의 영향을 분석한다. 먼저 탄성 구형 압입시험에 대해 푸아송비와 하중-변위 곡선의 상관관계를 살펴보고, 이를 기반으로 수정된 구형 탄성 압입 관계식을 제시한다. 이어 가정된 Berkovich 선단 형상의 3차원 유한요소해석으로부터 압입깊이에 따른 하중-변위 곡선의 특성을 분석한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.81-90
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• 2012

재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1079-1089
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• 2015

본 연구에서는 항복강도 1GPa 이상의 고강도재료에 대해 구형압입자를 이용한 물성평가법을 제시한다. 압입전산모사를 통해 하중-변위 관계를 응력-변형률 관계로 변환하는 네 압입변수에 대한 회귀식을 바탕으로, 고강도 물성평가용 프로그램을 작성했다. 이를 압입시험에 적용하면 단 한번의 하중-해중에서 얻어지는 데이터로 유효 응력-변형률곡선을 얻을 수 있다. 광범위한 재료들에 대해 구해진 물성치의 평균오차는 영률 0.3%, 항복강도 0.8 %, 변형경화지수 6.4 % 이내이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권12호
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• pp.1357-1365
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• 2009

In this study, we enhance the numerical approach of Lee et al.$^{(1)}$ to spherical indentation technique for property evaluation of hyper-elastic rubber. We first determine the friction coefficient between rubber and indenter in a practical viewpoint. We perform finite element numerical simulations for deeper indentation depth. An optimal data acquisition spot is selected, which features sufficiently large strain energy density and negligible frictional effect. We then improve two normalized functions mapping an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve, the latter of which in turn gives the Yeoh-model constants. The enhanced spherical indentation approach produces the rubber material properties with an average error of less than 3%.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권4호
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• pp.714-724
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• 2001

In this work, some inaccuracies and limitation of prior indentation theory, which is based on the deformation theory of plasticity and experimental observations, are first investigated. Then effects of major material properties on the configuration of indentation load-deflection curve are examined via incremental plasticity theory based finite element analyses. It is confirmed that subindenter deformation and stress-strain distribution from the deformation theory of plasticity are quite dissimilar to those from incremental theory of plasticity. We finally suggest the optimal data acquisition location, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집A
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• pp.185-192
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• 2000

A novel indentation theory is proposed by examining the data from the incremental plasticity theory based finite element analyses. First the optimal data acquisition location is selected, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five. Numerical regressions of obtained data exhibit that strain hardening exponent and yield strain are the two main parameters which govern the subindenter deformation characteristics. The new indentation theory successfully provides the stress-strain curve with an average error less than 3%.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.132-137
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• 2004

In this work, effects of hyper-elastic rubber material properties on the indentation load-deflection curve and subindenter deformation are first examined via [mite element (FE) analyses. An optimal data acquisition spot is selected, which features maximum strain energy density and negligible frictional effect. We then contrive two normalized functions. which map an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve. From the strain energy density vs. first invariant curve, we can extract the rubber material properties. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile/compression tests. The indentation approach successfully measures the rubber material properties and the corresponding nominal stress.strain curve with an average error less than 3%.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권6호
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• pp.816-825
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• 2004

In this work, effects of hyper-elastic rubber material properties on the indentation load-deflection curve and subindenter deformation are examined via finite element (FE) analyses. An optimal location for data analysis is selected, which features maximum strain energy density and negligible frictional effect. We then contrive two normalized functions, which map an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve. From the strain energy density vs. first invariant curve, we can extract the rubber material properties. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile/com-pression tests. The indentation approach successfully measures the rubber material properties and the corresponding nominal stress-strain curve with an average error less than 3%.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권11호
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• pp.1685-1696
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• 2001

A novel indentation theory is proposed by examining the data from the incremental plasticity theory based finite element analyses. First the optimal data acquisition location is selected, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five. Numerical regressions of obtained data exhibit that strain hardening exponent and yield strain are the two main parameters which govern the subindenter deformation characteristics. The new indentation theory successfully provides the stress-strain curve with an average error less than 5%.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집A
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• pp.177-184
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• 2000

In this work, some inaccuracies and limitation of prior indentation theory, which is based on the deformation theory of plasticity and experimental observations, are first investigated. Then effects of major material properties on the configuration of indentation load-deflection curve are examined via incremental plasticity theory based finite element analyses. It is confirmed that subindenter deformation and stress-strain distribution from the deformation theory of plasticity are quite dissimilar to those from incremental theory of plasticity. We finally suggest the optimal data acquisition location, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five.