• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.851-856
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• 2016

최근 미세가공기술이 발전함에 따라 생체분해성 소재 기반의 미소바늘 혹은 미소바늘 주사기에 대한 연구가 각광을 받고 있다. 일반적으로 생체분해성 소재는 기계적 강도가 낮아 생체분해성 소재 기반의 미소바늘은 피부조직 관통 시 구부려지거나 파손되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기계적 강도가 향상된 생체적합성 소재를 새로이 합성하는 대신에 미소바늘 삽입 전 피부조직에 1축 혹은 등2축 초기변형률을 가해 미소바늘의 피부조직 관통력을 감소시키는 방법에 대해 살펴본다. 실험에서는 1축 혹은 등 2축 초기변형률을 가해 준 돼지 피부조직에 미소바늘을 삽입시키면서 힘-시간 데이터를 획득함으로써 초기변형률에 의한 미소바늘의 관통력 변화를 측정하였다. 본 연구를 통해 미소바늘의 피부조직 관통력은 피부조직에 초기변형률을 가해주는 방법으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.106-111
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• 2018

항공기의 경우 충격 및 폭발과 같은 외부 피격에 의해 수압 램 현상이 발생할 수 있다. 고변형률 변형을 동반하는 수압 램 현상은 구조 생존성에 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 복합재 구조물의 기계적 물성은 이러한 고변형률 조건하에서 급격하게 변화하기 때문에 이러한 영향성을 실험적으로 분석하는 것은 항공기 생존성 평가를 위해 반드시 필요하다. 본 연구에서는 변형률 속도 변화의 영향성을 분석하기 위해 저속 및 고속 시험조건으로 인장시험을 수행하였다. 시험결과 수압 램 발생 환경과 유사한 수준으로 변형률 속도가 증가하면 인장계수가 인장강도보다 더 증가한다. 고변형률 조건에서 인장계수가 복합재 구조물 파손의 주요 요소이므로 회귀분석을 통해서 변형률 속도 변화에 따른 인장계수를 예측하였다. 항공기 피격시 발생할 수 있는 고변형률에 대한 복합재의 기계적 물성 자료를 획득하고 분석하였다. 획득된 자료는 향후 구조 생존성을 고려한 항공기 복합재 구조 설계 및 평가에 활용가능하다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권1호
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• pp.21-28
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• 2008

본 연구에서는 인장과 압축실험 데이터를 사용하여 재료의 응력-변형률 곡선을 얻었다. 시편에 네킹 현상이 발생하기 전에는 인장실험의 결과를 토대로 각 재료의 영률값과 항복강도를 찾았다. 이후 비선형 거동은 압축실험의 데이터를 이용해 나타냈다. 이렇게 얻어진 재료의 실제응력-변형률 곡선을 구간 멱함수법을 사용해 변형률 구간별로 회귀하였다. 회귀하여 구한 곡선과 실제 재료의 응력-변형률 곡선을 비교해 최적 회귀방법과 상응하는 변형률 회귀구간을 찾았다. 하나와 두 변수에 의한 회귀를 혼용하면 가장 적절한 회귀 방법이 얻어진다. 우선 두 변수들로 회귀하여 항복강도를 찾는다. 뤼더변형률이 없는 재료의 항복강도를 예측에는 초기구간 데이터만을 이용해야 오차를 최소화 할 수 있다. 한편 뤼더변형률이 재료들은 곡선의 후반부 데이터를 사용해야 정확한 물성치를 찾아낼 수 있다. 이어 항복 강도가 구해진 상황에서 응력-변형률 곡선의 전체 데이터를 사용해, n을 단일변수로 하여 회귀한다. 여기서 얻은 항복강도와 n을 이용하면 실제 실험 응력-변형률 곡선을 가장 유사하게 따라가는 회귀곡선을 얻을 수 있다.

• 기계저널
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• 제31권4호
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• pp.356-363
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• 1991

선형 탄성 유한요소 응력해석과 평균응력 효과를 고려한 저주기 피로실험으로부터 결정된 피로 특성, 그리고 국부변형률 방법을 종합하여 외경에 흠이 존재하는 자긴가공된 두꺼운 압력 용기의 피로수명이 평가되었다. 직사각형의 매우 날카로운 흠에서의 응력집중계수는 타원형 홈에서의 응력집중계수의 약 두배의 값이 얻어졌으며, 고강도 압력용기강인 ASTM A723의 저주기 피 로거동에 대한 평균응력 영향은 Morrow 및 SWT 파라메타를 이용하여 충분히 고려되었다. 균열발생이 예상되는 위험한 부분인 홈의 뿌리부분에서의 국부적인 응력, 변형률이 계산되었으며 예측된 피로수명은 실험적으로 얻어진 수명과 비교했을 때 2에서 4배의 오차를 보이면서 일치 하는 결과를 얻었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1407-1416
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• 1991

본 연구에서는 Liu의 수식화를 바탕으로 가공 경화성을 고려하여 수식화를 재 구성하고, 유한요소 프로그램을 개발하여 평면 변형 인발문제를 극한 해석함으로써, 성형에 필요한 한계 하중 및 최적 속도장을 직접적으로 구하였다.수렴되어진 최적 속도장으로 각 요송에서의 변형률 속도, 변형률 및 격자 변형등을 수치적으로 계산함 으로써 가공에 따른 변형 특성도 파악하였다. 한계 하중은 항공기 구조용 소재인 알 루미늄 6061 재료를 이용하여 판재 인발 실험을 행함으로써 얻은 결과치와 비교 검토 하였으며, 유동 특성을 관찰하기 위하여 격자 왜곡(grid distortion) 실험을 하여 얻 은 변형 패턴과 수치 계산에서 구한 격자변형 패턴을 상호 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권9호
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• pp.791-799
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• 2016

최근 기계 시스템의 고속화가 진행됨에 따라 구조물 및 기계부품의 신뢰성 및 안전성 확보 측면에서, 충격하중하에서 구조용 재료의 동적변형거동에 대한 평가가 필요하다. 그러나 $10^4\;s^{-1}$를 넘는 고 변형률속도에서 실험적 기법을 사용한 구조용 재료의 변형거동의 파악은 용이하지 않은 실정이다. 본 연구에서는, 고 변형률속도역에서 금속재료의 동적변형거동을 조사하기 위해 Taylor 봉 충격시험을 실시하였다. 또한 고속영상촬영 시스템을 사용하여 Taylor 봉 충격시험 동안 변형거동을 관찰하였다. Taylor 봉 충격시, 경과시간에 따른 변형과정을 AUTODYN 상용 S/W를 사용한 수치해석을 수행하여 실험결과와 비교하여 고 변형률속도역에서 거동을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.1217-1226
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• 1988

본 연구에서는 고속연속주조의 기초적 연구로서 벌징만을 선택하여 주조속도 의 변화에 의한 주편의 거동을 해석하기 위해 응력을 변형률, 변형률속도, 온도의 함 수로서 잡고 크리프 변형과 탄소성 변형을 동시에 고려한 모델을 도입하여 주편내에서 의 벌징량, 변형률 등의 상태를 밝히며, 고속주조에 있어서 고려해야 할 사항에 대하 여 고찰한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.617-622
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• 2012

구조부재는 정적, 동적 또는 충격과 같은 다양한 하중의 영향을 받고 있다. 결과적으로 이와 같은 하중의 영향이 고려된 재료의 물성치를 획득하기 위해 각 조건에 적합한 실험적 또는 해석적 방법이 수반되어야 한다. 일반적으로 고변형률 속도에서 재료의 기계적 물성을 얻는 방법으로써 홉킨슨 압력봉 시험법(SHPB)이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 SHPB 시험을 통해 충격 하중 조건에서 알루미늄 합금의 압축변형거동을 고찰하였으며, 실험결과와 해석결과를 비교, 분석하였다. 결론적으로 1000 ~ 2000 $s^{-1}$ 영역에서 진응력-진변형률 곡선을 비교하였을 때 실험 결과와 해석 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 특히, 변형률 속도가 30% 증가함에 따라 최대유동응력은 17%증가, 변형률은 20% 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.431-438
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• 2012

고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 고분자재료의 기계적 거동은 시간과 온도에 의존적이다. 따라서 근위경골절골술(HTO)용 X-밴드 플레이트에 적용되는 HDPE의 각기 다른 변형률속도에 따른 인장거동에 대한 연구는 매우 중요하다. 일반적으로 엔지니어링 응력-변형률곡선에 기반을 둔 폴리메트릭 물질의 변형거동은 입자넥킹의 소성변형을 동반한 높은 비균질성을 나타내므로 매우 복잡한 거동을 나타낸다. 본 연구에서는 1~500%/min의 9가지 변형률속도를 적용하여 그에 따른 점탄성 거동을 평가하였다. 그 결과, 저속 변형률속도에서는 최대인장응력이 증가하고 변형률은 감소하였으나 고속 변형률속도에서는 점탄성거동이 급변하는 교차점(Ts)이 발생하였다. 또한 전이점($P_{st}$)에 의해 구해진 전이응력(${\sigma}_{ts}$)은 고속 변형률속도에서 최대인장응력(${\sigma}_{ult}$)보다 저하됨을 관찰할 수 있었고, 초기 모듈러스와 전이점에서의 시컨트 모듈러스의 비인 ${\beta}$를 이용하여 저속과 고속 변형률속도에서의 점탄성 거동을 평가한 결과 고속 변형률속도에서 급격한 ${\beta}$의 증가를 관찰할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.493-504
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• 2008

본 논문은 유한요소법을 이용하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 높은 혈압이 작용할 때 발생하는 비선형 탄성 변형률을 계산하였다. 상용 유한요소해석 코드인 MISA의 수치해석기법을 채택하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 대하여 판첨의 두께를 조금씩 변화시키면서 구조해석을 수행하여 판첨내에 발생하는 최대응력이 판첨재질(Si-Alloyed PyC)의 항복응력보다 작도록 판첨 표면에 혈압이 작용할 시에 판첨에 발생하는 탄성변형률을 계산하였다. 따라서 높은 혈압 작용 시에 판첨의 재질에 따른 물질비선형변형률 보다는 구조적인 기하학적 형강비선형변형률만이 예상되기 때문에 오직 기하학적 형상비선형성만 가정되었다. 계산된 선형, 비선형 변형률들은 발생한 탄성변형률의 비선형성을 확인하기 위하여 비교검토 되었다 비교검토 결과는 비교적 매우 얇은 판첨에서 혈압이 높게 작용할 때에 높은 탄성변형률이 발생하는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 동시에 해석결과는 매우 낮은 혈압이나 매우 두꺼운 두께의 판첨에서는 높은 혈압이 작용하더라도 매우 작은 탄성변형률이 발생함을 보여주고 있다. 따라서 기계식인공심장판막의 구조설계 시 비선형 구조해석은 꼭 필요함을 알 수 있다.