• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권12호
• /
• pp.1453-1463
• /
• 2013

본 연구에서는 유한요소해석과 압입시험으로 압입자 형상이 압입균열특성에 미치는 영향을 조사했다. 본 논문에서는 Lee 등(2012)이 제시한 cohesive zone 모델특성 및 균열생성, 진전을 위한 해석조건에 기초해 다양한 균열해석을 수행했다. 우선, 사각뿔 및 삼각뿔 압입균열 시험과 해석을 비교해 해석모델의 유효성을 검증했다. 아울러 비대칭 압입자에 의한 압입시, 압입하부에서 비대칭 균열의 발생여부를 해석적으로 관찰했다. 최종적으로 압입발생 균열수와 균열길이 관계를 조사했다. 균열수와 균열길이 관계 및 동일 압입자형상(압입자 모서리수)에서 압입자각에 따른 균열길이 변화를 이용하면, 특정 압입자 형태의 압입시험에서 얻은 균열길이 만으로 다양한 압입자 형태의 균열길이를 예측할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권12호
• /
• pp.1503-1512
• /
• 2013

본 논문에서는 cohesive zone 모델을 이용한 유한요소해석에 기초해 압입 파괴인성 평가식을 제시한다. 먼저 Vickers 압입균열해석에 기초해 다양한 물성변수(항복변형률 ${\varepsilon}_o$, 푸아송비 ${\nu}$, 영률 E)의 들이 균열크기에 미치는 영향을 분석하고, 파괴인성을 압입 시 측정되는 최대하중과 균열길이로 나타낼 수 있는 수식을 회귀로 얻었다. 아울러 접촉길이 a, E/H (H: 경도) 등을 추가 압입변수로 선정해 다양한 형태의 파괴인성평가법을 제시했다. 이후 동일 압입하중에서 압입자각 및 압입자 형태와 균열 크기의 관계를 분석해 Vickers 압입 파괴인성평가법을 다양한 압입자 형태로 확장했다. 본 연구에서 제안된 평가식을 이용하면 압입시험으로 얻어지는 데이터로부터 바로 취성재료의 파괴인성을 예측할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제31권9호
• /
• pp.26-31
• /
• 2003

노후 항공기는 일반적으로 다중손상(MSD)이라고 하는 폭넓게 분포된 피로손상을 내포하고 있다. 2024-T3 알루미늄합금과 같은 연성재료에 있어서 다중손상은 전통적인 파괴역학에서 예측할 수 있는 것보다 낮은 운용수명을 예측하게 만드는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 다중손상을 갖는 평판 구조물을 모델링한 Fastener Hole을 갖는 2024-T3 알루미늄합금 판재로 제작된 Hole/Slot type M(T) 시편에 예입압입을 적용한 후 피로시험을 수행하여 피로균열 성장지연에 의한 운용수명 증가에 대한 효과를 연구하였다. 예비압입을 적용한 시편은 파단에 이르는 사이클수가 최소 10배에서 최대 40배까지 증가하였으며, 일정진폭 하중의 최대값을 증가시킴에 따라서 그 효과가 감소함을 보여주었다. 또한, 압입에 의한 균열성장지연 메커니즘은 균열진전경로가 압입자국에 들어서면서 균열성장률이 감소하기 시작하며 압입자국의 중심을 지나면서 최소균열성장률 상태로 일정한 시간동안 균열성장이 정체됨으로써 피로수명이 연장됨을 밝혔다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
• /
• pp.222-222
• /
• 2003

• 한국윤활학회:학술대회논문집
• /
• 한국윤활학회 1997년도 제25회 춘계학술대회
• /
• pp.41-46
• /
• 1997

TiN 코팅은 마모에 대한 저항성 및 고체 윤활 효과가 매우 우수하여 내마모성 및 저마찰이 요구되는 절삭공구나 피스톤 베어링 및 각종 축계의 코팅막으로 사용이 증가되고 있다. 일반적으로 재료의 경도와 인성은 서로 상반 관계를 갖고 있어 공학적으로 경도와 인성을 모두 요구하는 표면을 얻기 위해 연질 모재 위의 세라믹 코팅은 그 요구를 만족시킬 수 있는 가장 각광받는 표면처리 방법중의 하나이다. 그러나, TiN과 같은 경질 박막의 공학적 적용시 가장 요구되는 마모수명은 모재의 조도나 경도, 증착 방법, 접촉 상태, 코팅막의 두께 및 마모의 발생 기구 등에 따라 마찰 및 마모 메커니즘의 현저한 차이를 나타내기 때문에 예측이 거의 불가능한 실정이고, 아직까지 이러한 마모수명 비교 평가방법에 대한 기준 설정 및 정량적 정립이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 모재의 경도, 조도, 코팅 두께가 다른 TiN 경질 박막에 압입시험과 스크래치시험시 발생되는 균열 발생 메커니즘과 미끄럼 시험시 발생되는 마모 메커니즘의 연계성을 밝히고 압입 및 스크래치 시험시 코팅막이 손상되는 임계하중과 미끄럼 시험시 접촉하중 변화에 따른 마모수명의 정량적 연관성을 찾아보고자 한다.

• Composites Research
• /
• 제14권5호
• /
• pp.46-53
• /
• 2001

집중하중을 받는 일방향 보강(singly oriented ply, SOP) 섬유 금속 적층판(fiber metal laminate, FML)의 손상 거동을 음향 방출법(acoustic emission, AE)을 이용하여 연구하였다. 섬유 방향의 영향을 연구하기 위하여 다양한 섬유 방향을 가지는 SOP FML을 제작하였으며, UTM을 이용하여 압입 하중을 가하였다. 압입 시험 시 발생하는 AE신호는 150kH의 공진 주파수를 가지는 AE센서를 이용하여 측정하였으며, 여기에서 발생된 신호를 하중-변위 선도와 비교하였다. SOP FML의 손상 과정은 균열 개시, 균열 전파, 관통에 따라 3구간으로 나누어 겼다. 균열 개시전까지의 AE 신호의 특성으로 보아 미소 균열이 시편의 하부에서 발생하고 이 균열이 시편의 두께 방향으로 전파되어 섬유 분리를 발생시키는 것으로 생각된다. 발생된 균열은 섬유 방향을 따라 성장하였으며, 이 때 60~80dB의 AE신호들이 발생되었다. 관통이 발생할 때는 80~100dB의 고진폭의 AE신호가 나타나 섬유의 파괴가 발생함을 보였으며, 섬유의 방향이 증가할수록 섬유의 파괴가 많이 발생되었다 누적 AE count선도는 FML의 압입 특성을 잘 나타내어 FML의 특성 변호 예측에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.330-336
• /
• 2000

치아 대체용 재료로서 응용되고있는 유리침윤 알루미나 복합체에서 미세구조 및 압입응력이 파괴거동에 미치는 영향을 헤르찌안 및 비커스 압입시험을 사용하여 조사하였다. 유리침윤 알루미나의 압입 응력벽형 거동은 높은 하중에서 약간의 비선형성을 보이는 준소성과 전형적인 헤르찌안 콘 균열을 동시에 나타내고 있으며, 계면 접합 시험편을 이용한 표면아래의 손상에서도 이를 확인할 수 있었다. 일차 성형체의 압입 응력-변형 곡선은 기공형태 및 입자크기에 크게 의존하고있지만, 유리침윤 공정이후 제조된 복합체에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 복합체의 파괴는 준소성 변형 영역에서 일어나고 있으며, 헤르찌안 압입응력장이 재료손상 및 파괴거동에 미치는 영향을 이론적으로 조사하여 압입응력이 재료의 손상에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 알았다. 그러나 압입시험후 행해진 어닐링 공정은 알루미나의 파괴거동에 변화를 가져왔으며, 이는 어닐링 공정을 통해 재료가 받은 응력장이 치료되었음을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.339-347
• /
• 1996

알루미나를 대상소재로 하여 국산 3종 및 일산 1종의 고순도 알루미나 제품을 구입하여 꺾임강도, 비커스 경도, 압자압입법 및 압입강도법에 의한 파괴인성 등의 기계적 물성을 평가하였다. 꺾임강도 및 와이블 계수는 제조회사에 따라 각각 약 300~400MPa, 5~15의 범위에서 큰 편차를 나타내었다. 압입하중 변화에 따른 경도시험시 탄성회복의 영향을 무시할 수 있는 임계하중은 약 9.8N이었으며, 압입하중 98N에서의 알루미나의 경도는 약 15GPa이었다. 파괴인성은 한 압입하중에서의 측정한 평균값으로 파괴인성을 구하는 것보다 압자압입법의 경우 압입하중과 균열길이, 압입강도법의 경우 압입하중과 꺾임강도와 관계식의 기울기로부터 각각 직선회기법으로 파괴인성을 구하는 것이 보다 신뢰성이 있으며, 알루미나의 파괴인성은 약 4 MPa·m1/2이었다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.125-131
• /
• 2002

본 연구에서는 3종류의 취성재료에 비커스 경도기를 사용하여 압축하중에 의한 신호특성과 잔류응력의 에너지 해방에 의하여 검출되는 신호특성을 조사하였다. 각 시험편에서 I영역과 III영역에서는 신호가 검출되었으나, 일정 하중이 유지되는 II영역에서는 음향방출 신호가 전혀 검출되지 않았다. 유리 시험편은 III영역에서 높은 진폭값을 가지는 신호가 검출되었고, $Al_2O_3$ 및 $Al_2O_3/SiC$ 시험편은 I영역에서 높은 진폭값을 가지는 신호가 검출되었다.

• 한국결정학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.102-112
• /
• 2001

단결정 실리콘의 기계적 손상거동에 대한 이해는 반도체 정밀가공의 관점에서 매우 중요하다. 최근 이루어지고 있는 Diamond Anvil Cell(DAC) 이나 압입시험을 통한 고압상연구로 부터 실리콘은 고압에서 일련의 상변화과정을 겪는다는 것이 알려지고 있으며 마찬가지로 실리콘에 다이아몬드 팁으로 scratching시험을 하는 과정에서 다양한 기계적인 손상과 응력상들이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 단결정 실리콘에 대하여 scratching시험에 의하여 나 타나는 균열에 대하여 고찰하고 mirco-Raman 분광법을 사용하여 scratching에 의하여 나타나는 상을 분석하였다. 그 결과 scratching 방향과 속도에 따라 균열의 양상이 달라지며 scratching속도와 하중조건에 따라 여러가지 다른 상이 관찰됨을 확인하였다