3Y-TZP/12Ce-TZP 의 3층 5층 복합체를 슬립주입법으로 제조하고, 그 기계적 성질을 검토하였다. 지름-원반압축시험법으로 구한 다층복합체의 파괴강도는 327~534MPa이었다. Vickers압입하중의 증가(~300N)와 더불어 압입강도는 전반적으로 감소하였으나, 다층물질은 단상물질에 비하여 우수한 손상저항을 나타내었다. 49N의 하중으로 압입후 다층물질의 4점 꺽임강도는 620~674MPa 인데 반하여 단상 물질의 경우는 129~339MPa을 나타내었다. 압자압입에 의한 다층물질의 인서은 $7.7~13.1\;MPa{\cdot}m^{1/2}$ 정도를 나타내었다.
In this work, the prior indentation theory for a bulk material is extended to an indentation theory for evaluation of thin-film material properties. We first select the optimal data acquisition location, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. A new numerical approach to the thin-film indentation technique is then proposed by examining the finite element solutions at the optimal point. With this new approach, from the load-depth curve, we obtain the values of Young's modulus, yield strength, strain-hardening exponent. The average errors of those values are less than 3, 5, 8% respectively.
Due to the self-similarity of Berkovich and conical indenters, different materials may show the same loaddepth curve for single indentation. In this study, we first compare the load-depth characteristics of conical and Berkovich indenters via finite element method. We also analyze the variation of load-depth curves with angle of Berkovich indenter, indentation parameters, and material properties. With numerical regressions of obtained data, we then propose dual-Berkovich indentation formulae for material property evaluation. The proposed approach provides the values of elastic modulus, yield strength and strain-hardening exponent and corresponding stress-strain curve with an average error of less than 3%. The method is valid for any elastic indenters made of tungsten carbide and diamond for instance.
A newly developed Advanced Indentation System (AIS), which is a portable and nondestructive system for evaluating tensile properties, was used to measure mechanical behavior of materials used under high temperature and pressure conditions. This test measures indentation load-depth curve during indentation and analyzes the mechanical properties related to deformation and fracture. Aging effects of Cr-Mo and Cr-Mo-V steel at high temperature were simulated. Tensile properties including yield strength and tensile strength at various temperature are obtained from the test. For all test materials and conditions, the AIS-derived results were in good agreement with those from conventional standard test method. Examples of the test results ate given and potential applications of the AIS to assess the integrity of aging structures are briefly discussed.
Until now, the tensile properties of materials can be obtained just in accordance with conventional tensile testing methods which are described in several standards such as ASTM (American Society for Testing and Materials) standard and BS (British Standard). For some cases including on-service facility materials, however, the standard testing methods cannot be applicable due to the destructive testing procedure and specimen size requirement. Therefore, simple, non-destructive and advanced indentation technique was proposed. This test measures indentation load-depth curve during indentation and analyzes the mechanical properties related to deformation and fracture. In this paper, the research trend of non-destructive evaluation of tensile properties using AIS (advanced indentation system) and its application fields are reviewed and discussed.
The present work reviews the methods to evaluate elastic-plastic material characteristics by indentation tests. Especially the representative stress and strain values used in some papers are critically analyzed. The values should not only represent the load-depth curve, but also represent the whole of deformed material around the impression. We briefly introduce other indentation techniques to evaluate residual stresses, creep properties, and fracture toughness. We also review some technical problems that are related to the accuracy issues in indentation tests.
Metallic glasses are amorphous meta-stable solids and are now being processed in bulk form suitable for structural applications including impact. Bulk metallic glasses have many unique mechanical properties such as high yield strength and fracture toughness, good corrosion and wear resistance that distinguish them from crystalline metals and alloys. However, only a few studies could be found mentioning the dynamic response and damage of metallic glasses under impact or shock loading. In this study, we employed a small explosive detonator for the dynamic indentation on a Zr-based bulk amorphous metal in order to evaluate the damage behavior of bulk amorphous metal under impact loading. These results were compared with those of spherical indentation under quasi-static and impact loading. The interface bonded specimens were adopted to observe the appearances of subsurface damage induced during indentation under different loading conditions.
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%.
본 논문에서는 이산요소법을 이용하여 성긴 달토양 수치해석모델을 생성하고 그 정확도를 실제 달토양의 물리적 특성과 비교 및 검증한다. 실제 달의 표면은 다수의 분화구와 바위로 구성되어 있고 매우 미세한 건조토양으로 덮여있으므로 달토양 특성은 달착륙선의 착륙안정성을 결정짓는 중요한 인자이다. 따라서 달토양특성을 고려하기 위해 이산요소법을 이용하여 달토양의 수치해석모델을 생성하고 검증한다. 달토양 압입시험 및 직접전단시험을 해석적으로 구현하여 해석용 달토양이 실제 달토양과 유사한 물리적 특성(압입깊이, 점착력, 내부마찰각 등)을 갖는 것을 확인한다. 이렇게 생성한 달토양 모델 위에 single-leg 착륙장치 유한요소모델을 낙하시키는 해석을 통해 착륙장치 스트럿에 가해지는 충격하중을 예측하고 시험결과와 비교하여 제안된 방법의 적절성을 검토한다.
재료에 가해지는 하중에 따른 변형정도를 측정하는 연속압입시험은 비파괴적으로 재료의 기계적 물성을 직접 평가할 수 있는 기법으로, 하충의 범위에 따라 macro, micro 그리고 nano의 세 범위로 나눌 수 있다. Macro 범위는 kgf 영역에서 사용되어, 국부 영역의 인장물성과 신뢰성 저하의 주요 원인인 잔류응력을 구할 수 있으며, 최근에는 국내기술에 의해 관련 기기와 기술이 개발되었다. 산업구조물, 사용중인 배관 등 기존 시험법으로는 평가하기 힘든 소재의 신뢰성 평가에 많은 활용이 이루어지고 있다. Micro 범위는 gf 영역으로, macro 범위보다 높은 분해능에 의해 용접부 등 물성 구배가 존재하는 재료에 사용된다. 한편 mgf 영역의 극미소하중에 적용되는 nanoindentation technique은 기본적으로 경도와 탄성계수를 구할 수 있으며, 잔류응력, 인장물성 등을 유도하는 연구가 진행중이다. 반도체 재료, 다 상 재료, 바이오 소재 등에서 많은 활용이 이루어지고 있으며, 그 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 연구 들올 바탕으로 하여 국제 표준 규격 및 국내 표준 규격의 제정이 추진 중이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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