• 대한기계학회논문집A
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• 제22권3호
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• pp.624-634
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• 1998

The photoelastic model material with shape memory effect and the molding processes for the material are developed in this research. The matrix and fiber of the photoelastic model material developed in this research are epoxy resin (Araldite to hardner 10 to 3 (weight ratio)) and wire of $Ti_50-Ni_50$ shape memory alloy, respectively. It is called Ti50-Ni50 Shape Memory Alloy Fiber Epoxy Composite $(Ti_50-Ni_50SMA-FEC).$ Ti50-Ni50 SMA-FEC is satisfied with the requirements of the photoelastic model material and can be used as a photoelastic model material. The maximum recovering strain of $Ti_50-Ni_50$SMA-FEC is occurred at $80^{\circ}C$ in any prestrain of $Ti_50-Ni_50$ shape memory alloy fiber and in any fiber volume ratio. Recovering strain(force) is increased with the increment of the prestrain and the fiber volume ratio. The best prestrain of $Ti_50-Ni_50$SMA-FEC is 5% for the recovering force among 1%, 3%, 5%.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1145-1151
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• 2010

본 논문은 형상기억합금 와이어에 의해 구동되는 점핑로봇에 대한 연구로서 기구의 설계와 컴퓨터 시뮬레이션을 포함하고 있다. 인간과 같은 척추동물 하지 근골격계의 구조와 기능을 모방한 구조의 점핑 기구를 설계하였다. 점핑 기구의 각 다리는 대퇴부, 정강이, 발의 세 부분으로 구성되고, 점핑에 필수적인 단일관절근육인 대둔근, 양관절근육인 대퇴직근과 비복근을 포함하는 구조이다. 각 근육을 형상기억합금 와이어로 대체한 컴퓨터 모델로 시뮬레이션한 결과, 로봇의 최대 점핑 높이가 로봇 신장의 약 4 배임을 확인하였다. 또한 구조가 보다 단순화된 로봇 모델과 점핑 성능을 비교하였고, 그 결과 근골격계를 모방한 모델이 점핑 높이 면에서 3.3 배 우수한 것으로 나타났다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 형상기억합금이 소형 점핑로봇의 작동기로 사용하기에 적합함을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권11호
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• pp.993-998
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• 1998

본 연구는 형상기억합금을 이용하여 제조한 신소재 중의 하나인 형상기억복합재료를 소개하고자 한다. 이 복합재료는 TiNi 섬유의 형상기억효과로 금속복합재료의 취약점이라 할 수 있는 기지와 섬유간의 열팽창차이로 인한 인장잔류응력을 제거하고 기지내에 압축잔류응력을 발생시켜 높은 인장강도를 갖는다. 따라서 본 연구에서는 용탕단조법으로 복합재료를 제조한 후 미세조직을 관찰하고 TiNi 섬유의 역변태온도 이상에서 피로실험을 수행하여 복합재료의 피로특성을 검토하였다. 이 결과 363K에서의 피로균열전파제어효과는 섬유체적률과 예변형에 의하여 증가된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.661-669
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• 2021

종래 우주용 전장품 개발과정에서는 발사진동환경에 대한 탑재 전자소자 솔더 접합부의 피로수명 보장을 위해 기판 상에 보강재를 적용하여 강성을 증가시킴으로써 기판의 동적거동을 최소화하였다. 그러나 종래의 설계는 전장품의 부피 및 무게의 증가를 야기하여 소형/경량화 설계에 한계를 갖는다. 선행 연구에서 제안된 점탄성 테이프 기반 고댐핑 적층형 전자기판은 굽힘변위 저감을 통한 소자의 피로수명 연장에 효과적임을 입증하였으나 고댐핑 부여를 위한 적층구조가 기판에 직접 장착되는 관계로 소자 실장 공간의 효율이 저하되는 한계를 지닌다. 본 연구에서는 전장품 소형/경량/고집적화 설계 구현을 위해 일반 금속 대비 높은 댐핑과 복원 특성을 갖는 초탄성 형상기억합금에 점탄성 테이프를 적용한 적층구조의 초탄성 형상기억합금 보강재 기반 고댐핑 전자기판을 제안하였다. 제안 기판의 기본특성 파악을 위해 정하중시험 및 자유진동시험을 수행하였으며, 랜덤진동시험을 통해 진동환경 하 고댐핑 특성 및 설계 유효성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.287-297
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• 2022

본 논문에서는 철계형상기억합금(Fe SMA) 스트립으로 능동구속된 콘크리트 기둥의 실험적, 해석적 연구결과를 제시한다. Fe SMA과 탄소섬유보강시트(CFRP)로 각각 구속된 콘크리트 공시체의 압축실험을 통해 형상기억합금 기반 능동구속기법의 효과성을 평가하였다. 실험결과, Fe SMA 스트립으로 구속된 콘크리트 공시체가 낮은 구속력에도 불구하고 CFRP 시트로 구속된 공시체에 비해 더 우수한 변형능력을 가지는 것으로 밝혀졌다. 실험을 통해 얻은 구속된 콘크리트의 압축거동 결과를 이용해 소성힌지 영역이 각각 Fe SMA 스트립과 CFRP 시트로 보강된 콘크리트 기둥의 유한요소모델을 구축하였다. 기존 수행된 콘크리트 기둥의 수평반복가력 실험결과를 바탕으로 구축된 기둥 모델을 검증하였고, 각각의 기둥 모델에 대한 수평반복가력 해석을 수행하였다. 해석결과, Fe SMA 스트립으로 보강된 콘크리트 기둥이 CFRP 시트로 보강된 기둥모델에 비해 변형, 에너지 소산능력 향상에 효과적임을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.130-137
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• 2019

PC구조형식은 사전 제작된 PC 부재를 현장에서 거치한 후 추가 긴장력 도입 및 연결부 시공의 과정을 거쳐서 구조물을 완성시키는 형식이다. 하지만 현장타설부와 PC부 사이 부착면에서 균열발생 및 수밀성 감소에 따른 누수문제가 발생할 수 있다. 이러한 균열 및 누수문제는 철근의 부식을 초래할 수 있으며, 이는 구조물의 장기사용 내구성을 급격히 감소시키는 주요 원인이 될 수 있다. 본 연구에서는 기존 PC 구조물 접합부 경계면에서의 부착력 부족에 대한 문제를 해결하기 위해서, 형상기억합금을 활용한 표면처리 부재를 제안하고, 형상기억합금 와이어를 이용한 연결부의 성능을 평가하고자 하였다. 이를 위해서 본 연구는 해당 기술 실현을 위한 사전연구로서 와이어의 개수와 절곡유무, 그리고 형상기억효과 발현 유무에 따른 연결재의 인발력을 평가하고자 하였다. 연구결과를 통해서 SMA 연결재의 인발저항성능을 결정짓는 연결부의 형상효과와 형상기억발현효과, 그리고 부착효과에 대해서 평가할 수 있었다. 또한 이에 대한 설계변수별 예측식을 제안하였고, 예측값과 실험값 간의 유효성을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제38권5호
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• pp.602-612
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• 2014

폴리(디메틸 실록산)(PDMS) 성분을 포함하는 폴리우레탄(PU-Si)을 합성하고 이들의 열적 특성과 형상기억 특성을 분석하였다. 이를 위하여 메틸렌디페닐 디이소시아네이트와 1,4-부탄디올을 하드세그먼트(HS) 성분으로 하고, 소프트세그먼트(SS) 성분으로 PDMS 디올과 폴리(테트라메틸렌 에테르 글리콜)(PTMEG) 혼합폴리올을 사용하여 HS 함량이 각각 23%와 32%이면서 PDMS 함량이 다른 PU-Si를 용액중합법으로 합성하였다. HS 함량이 23%인 PU-Si의 경우 PDMS 함량 증가에 따라 SS의 냉결정화온도($T_{cc}$)와 용융결정화온도는 증가하였으나 용융온도($T_m$)에는 변화가 없었다. HS 함량이 32%인 시료들의 경우 PTMEG의 $T_m$이 HS 함량 23%인 시료들보다 약간 높은 온도에서 나타났으며 $T_{cc}$는 관찰되지 않았다. PDMS 성분이 포함된 PU-Si 필름들은 PU에 비해 형태고정성은 약간 좋지 않지만 형상기억 효과는 더 우수하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.275-282
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• 2002

Tensile residual stress happen by difference of coefficients of thermal expansion between fiber and matrix is one of the serious problems in metal matrix composite(MMC). In this study, TiNi fiber was used to solve the tensile residual stress as the reinforced material. TiNi fiber improves the tensile strength of composite by occurring compressive residual stress in matrix using shape memory effect of it. Pre-strain was added to generate compressive residual stress inside TiNi/A16061 composite. It was also evaluated the effect of compressive residual stress corresponding to pre-strains variation. AE technique was used to clarify the microscopic damage behavior at high temperature and the effect of pre-strain difference of TiNi/A16061 shape memory alloy composite.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.2913-2921
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• 1994

In SMA(shape memory alloy), the degradation by fatigue is one of the most important problems to be overcome, when SMA is used for robot-actuator material. The actuator is operated repeatitively for long time and its repeating operation develops the fatigue degradation of SMA. The fatigue degradation changes the transformation temperature and deformation behavior and results in inaccurate operation control of robot. Accordingly, the changing behavior of transformation temperature and deformation which results from repeating operation is to be investigated in advance and the scheme to resolve those problems have to be made for the design of actuator. In this study, the fatigue tests were carried out on SMA specimens prepared to have different condition of aging time and pre-strain with the direct-current heating-cooling method, which was a general method of operation in robot actuators. The behavior of transformation temperature and deformation were examined and analyzed in each specimen and the study was performed to establish the optimistic manufacturing condition of SMA against the fatigue degradation.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.101-107
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• 2009

Actuators using shape memory alloys use the one-way shape recovery stress. But when external load is applied the accumulated plastic strain induced by repeated deformation is the factor of generation of uncorrect recovery stress and unreliability. To solve this problem, two-way shape memory effect (TWSME) is considered. TWSME induced by plastic deformation have advantages including simple heating cycle without external force and enough recovery force for using actuators. but there is no research on cylinder-type or tube-type shape memory alloy actuators using two-way shape memory effect until now. Therefore in this study, characteristics of two-way shape memory effect is verified through the compression experiments using cylinder-type and tube-type specimens.