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Sn-40Bi-X 합금의 기계적 물성과 미세조직 분석 (Mechanical Properties and Microstructural Analysis of Sn-40Bi-X Alloys)

  • 이종현;김주형;현창용
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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    • pp.79-79
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    • 2010
  • 저온용 무연 솔더의 대표 조성으로 고려되고 있는 Sn-58Bi(융점: $138^{\circ}C$) 공정(eutectic) 조성은 우수한 강도에도 불구하고 연성(ductility) 측면에서의 문제점이 지속적으로 보고되고 있다. 따라서 이 합금계의 연성을 최대로 개선시킬 수 있으면서도 실제 상용화가 가능한 합금 조성의 개발 연구가 요청된다. 본 연구에서는 Sn-Bi 2원계 조성에서 최대의 연성을 나타내는 것으로 보고된 Sn-40Bi 조성에 미량의 합금원소를 첨가함으로써 최대의 연성을 확보하는 한편, 그 연성 특성이 변형속도에 어느 정도 민감한지를 인장 실험을 통해 결정하고자 하였다. 합금원소로는 0.1~0.5 wt%의 Ag, Mn, In, Cu를 선택하였으며, 인장 시편을 제조하여 $10^{-2}$, $10^{-3}$, $10^{-4}\;s^{-1}$의 3종류로 변형속도를 변형시켜가며 응력-변형 곡선(stress-strain curve)을 측정하였고, 조성별, 변형속도별로 최대인장강도(ultimate tensile stress, UTS) 및 연신율 결과들을 정리하였다. 합금원소를 첨가한 조성의 경우는 모든 시험 조건에서 Sn-40Bi보다 우수한 연신률을 나타내는 것으로 측정되었으나, $10^{-2}\;s^{-1}$의 빠른 변형속도에서는 그 향상 정도가 상대적으로 감소하는 경향이 관찰되었다. 특히 Sn-40Bi-0.5Ag 조성의 경우 느린 변형속도에서 특히 눈에 띄는 연신률 값을 나타내며, 모든 변형속도 조건에서 가장 우수한 연성을 나타내었다. 한편 Sn-40Bi-0.1Cu 조성의 경우 변형속도에 따른 연신률의 변화 정도, 즉, 변형속도에 따른 연신률의 민감도가 매우 커 $10^{-4}\;s^{-1}$ 속도에서는 Sn-40Bi-0.5Ag에 버금가는 연신률 값이 측정되었으나, $10^{-2}\;s^{-1}$ 속도에서는 가장 나쁜 연신률 특성을 보여주었다. Sn-40Bi-0.2Mn 조성은 최고의 연신률 향상 특성을 나타내지는 않았으나, In을 첨가한 경우보다는 대체적으로 우수한 연성을 나타내었다. 이상의 각 합금별 연성 특성은 인장시험 전의 미세조직 관찰 결과와 인장시험 후 파면부의 조직변화 관찰 결과로부터 해석되었다. 그 결과 석출상의 형성 여부, 인장 시험 중 재결정 조직의 형성 여부, 라멜라(lamellar) 조직의 분율과 라멜라 간격(lamellar spacing)의 정도 또는 $\beta$-Sn과 라멜라 조직 사이의 결정립계와 라멜라 조직 내 결정립계에서의 슬라이딩 모드(sliding mode) 변형 정도, 석출상의 크기와 분포 정도 등이 연신률 및 변형속도 민감도와 같은 연성 특성에 가장 큰 영향을 미치는 인자인 것으로 분석되었다.

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다방향 채널형 단부정착장치를 이용한 CFRP판 보강 RC 보의 휨거동 (Flexural Behavior of RC Beams Strengthened with CFRP Plate Using Multi-directional Channel-type Anchorage System)

  • 홍기남;한상훈
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.171-180
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    • 2008
  • 본 논문의 목적은 채널형 단부정착장치를 사용하여 CFRP판으로 보강한 철근콘크리트 보의 구조적 거동을 평가하는 것이다. 총 12개의 시험체를 제작하였으며, 이 중에는 보강판의 효율성을 높이기 위해 채널형 단부정착장치를 사용한 시험체와 사용하지 않은 시험체가 있다. 모든 시험체의 단면 크기는 동일하며, 주철근량과 콘크리트의 강도를 변화시켰다. 하중재하는 모든 시험체에서 4점 휨시험으로 진행되었으며, 각 재료의 변형률, 균열, 하중, 및 파괴모드가 시험 중에 측정되었다. 모든 시험체의 시험결과는 변형, 강도, 그리고 파괴모드 측면으로 분석되었다. 실험결과에 대한 분석를 통해서 채널형 단부정착장치를 사용한 RC보는 그 파괴모드가 급작스런 부착파괴에서 변형이나 강도적 측면에서 구조적 성능이 매우 향상된 연성적 파괴모드로 전환되는 것을 확인할 수 있었다.

철근콘크리트 보-기둥 접합부의 내력 (The Resistant Capacity of Reinforced Concrete Beam-Column Joints)

  • 박종욱;권구정;최하영;곽진이;이정윤
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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    • pp.10-13
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    • 2011
  • 내진설계의 기본 개념은 보를 기둥보다 약하게 설계하여 보에 소성힌지를 발생시켜 구조물 전체의 큰 변형을 방지하는 것이다. ACI 352R-02에서는 지역의 지진특성에 따라서 접합부의 상세 설계법을 구분하여 적용한다. 하지만 보와 접합부의 내력 차이가 상대적으로 작게 설계된 구조물의 경우 탄성 범위를 유지해야 하는 경우의 접합부에도 파괴가 발생할 가능성이 있다. 횡하중이 작용할 때 접합부 내부는 전단력의 지배를 받게 되고, 전단내력과 부착내력에 따라서 파괴모드가 결정된다. 본 논문에서는 양방향 반복하중이 작용하는 10개의 보-기둥 접합부를 통해서 접합부와 인접보의 전단내력 차이에 따라서 발생하는 파괴모드를 관찰하고 접합부 내의 전단내력 및 부착내력의 감소로 인해 발생하는 부재의 연성에 대해서 관찰하였다.

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자동차용 파워트레인 마운팅 시스템의 최적설계 (Optimum Design of Vehicle Powertrain Mounting System)

  • 김진훈;이수종;이우현;김정렬
    • 동력기계공학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.33-38
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    • 2010
  • Technology of vehicle industry has been developing and it is required a better vehicle performance than before. Therefore, the consumers are asking not only an economic efficiency, functionality, polished design, ride comfort and silence but also a driving stability. The ride comfort, silence and driving stability are influenced by the size of vehicle and various facilities. But the principal factor is a room noise and vibration sensed by a driver and passenger. Thus, the NVH of vehicle has been raised and used as a principal factor for evaluation of vehicle performance. The primary objective of this study is an optimized design of powertrain mounting system. To optimized design was applied MSC.Nastran optimization modules. Results of dynamic analysis for powertrain mounting system was investigated. By theses results, design variables was applied 12 dynamic spring constant. And the weighting factor according to translational displacement and rotational displacement applied 3 cases. The objective function was applied to minimize displacement of powertrain. And the design variable constraint was imposed dynamic spring constant ratio. The constraint of design variable for objective function was imposed bounce displacement for powertrain.

강-콘크리트 계면의 계면상수 결정 : 부착 및 비부착 슬립실험 (Determination of Steel-Concrete Interface Parameters : Bonded and Unbonded Slip Tests)

  • 이타;주영태;이용학
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권6호
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    • pp.773-780
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    • 2009
  • 강-콘크리트 계면거동의 성질을 정의하는 계면변수를 파악하고, 구성모델의 성격을 정의하는 구성변수의 물리적 특성 파악과 값의 크기를 결정하기 위해 강-콘크리트 계면에 대한 거동실험을 수행하였다. 구성변수는 포괄적인 적용을 목적으로 부착계면 뿐만 아니라 비부착계면의 거동까지 포함하기 위해 최근에 Mohr-Coulomb 파괴규준에 근거하여 제안된 구성모델을 기준하여 결정하였으며, 구속압을 받는 계면의 취성으로부터 연성까지의 파괴거동 성질을 고려하기 위해 낮은 구속압 및 중간크기의 구속압을 포함하는 네 종류의 구속압을 고려하였다. 실험 결과에 대한 분석을 통해 최대평균전단응력과 잔류응력 및 모드 II 파괴에너지 방출률과 구속압 간의 관계는 각 경우가 선형적 관계에 있음을 확인하였다. 이 논문에서 얻어진 실험 결과에 근거하여 이어지는 후속 논문에서는 해석적 방법에 의한 계면상수 값의 결정과 결정된 계면상수 값을 이용한 계면유한요소해석을 수행하여 계면상수 값의 적절성을 검증하였다.

서해 송도 갯벌에서의 동죽(Mactra veneriformis: Bivalvia)의 성장과 생산 (Growth and Production of Mactra veneriformis (Bivalvia) on the Songdo Tidal Flat, West Coast of Korea)

  • 신현출;고철환
    • 한국해양학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.403-412
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    • 1995
  • 본 연구에서는 한국 서해 인천 연안의 송도 갯벌 조간대에 서식하는 동죽(Mactra veneriformis)의 성장과 생산을 조사하였다. 표품은 1989년 3월부터 1990년 9월까지 월별로 채집하였다. 각장은 1989년 3월부터 8월까지 단일 규모 모드를 보였보였다. 1989년 9월부터는 1990년 9월부터는 작은 개체들이 출현하기 시작하여 이중모드를 보 였다. 서식밀도는 다소 불규칙적으로 변동하였으나, 대체로 시간이 경과함에 따라 감 소하는 경향을 보였다. 1989 연도군의 서식밀도는 1990년 2월 이후 급격히 증가하였 다. 각장은 봄에 성장이 빠르고, 산란기 이후 여름과 가을에 둔화되며, 겨울에 성장을 멈추었다. 성장률은 연령이 증가될수록 감소하였다. 중량은 산란기 직전에 늦봄에 최 대값을 보이고, 가을에 2차 최대값을 나타내었다. 윤장과 이로부터 역계산한 육질부 건중량으로 연성장을 분석하였다. 각장은 vov bertalanffy 성장 모델에, 건중량은 Gompertz 성장모델에 잘 적합되었다. 1985년군의 L∽가 가장 높고, 1986년 군이 가장 낮았다. 중량의 성장률은 2∼3세에서 최대값을 나타내었다. 1984년군과 1985년군의 W ∽와 성장률이 높았고, 1986년군과 1987년군이 낮았다. 최대성장률이 나타나는 연령은 1986년군과 1987년군이 더 빨랐다. 각장과 중륭의 상대 성장률은 연령에 따라 지수함 수적으로 감소하였다. 육질부 건중량의 생물량은 모든 연령군에서 봄에 높았다가 산란 기 이후 감소하여 겨울에 최저치를 보였다. 생물량은 1990년 8월에 134.6g·m/SUP -2/ 으로 가장 높았다. 1989년도군이 가입한 이후에는 1989년군의 생물량이 총 생물량의 변동을 지배하였다. 1989년 3월부터 1990년 3월까지의 연소연량은 67.9g·m/SUP -2/· y/SUP -1/이었다. 조사기간동안 1989년도군의 누적 생산량이 가장 높았고, 1984년군이 가장 적었다. 생산량은 봄과 가을에 증가하였고, 여름과 겨울에 0의 값을 보였다.

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전위 펀치 영역 모델링에 의한 입자 강화 금속지지 복합재의 입자 크기 의존 파손 해석 (Particle Size-Dependent Failure Analysis of Particle-Reinforced Metal Matrix Composites using Dislocation Punched Zone Modeling)

  • 서영성
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권3호
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    • pp.275-282
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    • 2014
  • 입자강화 금속기지 복합재는 입자와 기지재간의 열팽창계수 차이와 탄소성 강성도의 차이에 따라 변형률 구배가 발생하고 이로 인한 기하적 필수 전위가 입자 주위에 형성됨에 따라 변형시 입자 크기 의존 길이 스케일에 의한 강화 효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 유한요소법을 활용하여 복합재를 압밀 성형할 때 입자 주위에 펀칭되는 기하적 필수 전위에 의한 강도 증가를 입자 주위 영역에 부가시켜 입자 의존 길이 스케일이 복합재의 입자 경계 파손 및 기지재의 연성 파손에 미치는 영향을 살펴 보았다. 파손 거동은 입자의 크기와 체적비를 달리하고, 특히 분리 에너지와 강도 등의 경계 파손 물성값을 변화시켜가는 매개변수적 계산을 수행하여 관찰하였다. 두 개의 파손 모드는 서로 영향을 미치면서 입자 크기 의존 길이 스케일에 밀접하게 연관됨을 보였다. 즉 입자의 크기가 작은 경우에 입자의 크기가 큰 경우에 비하여 입자를 둘러싸고 있는 기하적 필수 전위가 상대적으로 더 집적됨으로 인해 입자경계와 기지재의 연성 파손에 의한 복합재의 파손 개시가 지연되고 파손이 진행되는 동안의 유동 응력 감소도 상대적으로 작은 것을 보였다.