• 소성∙가공
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• 제32권6호
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• pp.344-351
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• 2023

The use of Zn-Al-Mg alloy coatings for enhancing the corrosion resistance of steel sheets is gaining prominence over traditional Zn coatings. There is a growing demand for the development of thermal spray wires made from Zn-Al-Mg alloys, as a replacement for the existing wires produced using Al and Zn. This is particularly crucial to secure corrosion resistance and durability in the damaged areas of coated steel sheets caused by deformation and welding. This study focuses on the casting and extrusion processes of Zn-2Al-1Mg alloy for the fabrication of such spray wires and analyzes the changes in microstructure during the extrusion process. The Zn-2Al-1Mg alloy, cast in molds, was subjected to a heat treatment at 250 ℃ for 3 hours prior to extrusion. The extrusion process was carried out by heating both the material and the mold up to 300 ℃. Microstructural analysis was conducted using FE-SEM and EDS to differentiate each phase. The mechanical properties of the cast specimen were evaluated through compression tests at temperatures ranging from 200 to 300 ℃, with strain rates of 0.1 to 5 sec^-1. Vickers hardness testing was utilized to assess the inhomogeneity of mechanical properties in the radial direction of the extruded material. Finite Element Analysis (FEA) was employed to understand the inhomogeneity in stress and strain distribution during extrusion, which aids in understanding the impact of heterogeneous deformation on the microstructure during the process.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.69-78
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• 2008

본 논문에서는 내하력이 저감된 노후화 된 콘크리트 하수관거의 보강공법의 타당성을 검증하기 위하여 정적재하 시험을 실시하였다. 내경 0.8 m, 1.0 m, 1.5 m인 원형관과 폭 2.0 m, 2.5 m인 상자형관을 대상으로 하였으며, 신관을 대상으로 정적 재하시험을 통하여 관 내부에 충분한 균열을 발생시킨 후 보강공법을 적용 한 후 다시 정적재하시험을 실시하였다. 본 연구에서 적용 된 보강공법은 균열관 내부에 스틸보강재가 추가된 프로파일과 고강도 모르타르를 이용하여 화학적 열화에 대한 저항성과 단면 내력을 증진 시킨 것이다. 보강공법 적용 후 단면 내력은 균열발생 이전 신관에 비해 원형관의 경우 1.66 ~3.50배, 상자형관의 경우 1.66~3.10배 정도 증가하였다. 또한 ABAQUS 6.6을 이용하여 보강공법 적용 전 후 콘크리트 원형관과 상자형관의 비선형 해석을 수행하였다. C3D8R 솔리드 요소를 사용하였고, concrete damage plasticity option을 적용하였다. 원형관과 상자형관에 배근된 철근의 영향성을 해석상 반영하기 위하여 합성 재료식을 유도하여 적용하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권4호
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• pp.325-334
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• 2008

연구목적: 본 연구의 목적은 하악골 충격 시 구강보호장치의 재료적 성질에 따른 악골과 두부에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 연구재료 및 방법: 경질과 연질의 서로 다른 성질을 가지는 구강보호장치를 두부외상이나 뇌질환 병력이 없고 정상교합과 자연치열을 가진 한국 성인 여성에게 제작하고, CT를 이용하여 악골과 두부의 3차원 유한요소모델을 제작하였다. 이 유한요소모델은 두개골, 뇌, 상악골, 하악골, 관절원판, 치아와 구강보호장치를 포함하며 407,825개의 elements와 82,138개의 node로 구성되어 있다. 0.1초동안 하악골 3부위에서 800 N으로 사선 방향의 힘을 가하였을 때 두 가지 재료에 따른 상악 치아, 상악골 및 두개골의 응력분포를 평가하였고 동일한 조건하에서 두 재료에 따른 뇌의 변위량을 비교하였다. 결과: 이 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 상악치아에서 유효응력 값을 비교하였을 때 연질의 구강보호장치가 경질의 구강보호 장치보다 응력값이 유의차 있게 작게 나타났다 (P < .05). 2. 상악골과 두개골에서 응력값을 비교하였을 때 연질의 구강보호장치가 경질의 구강보호장치보다 응력값이 유의차 있게 작게 나타났다 (P < .05). 3. 경질의 구강보호장치에서 연질의 구강보호장치보다 상악치아 및 상악골과 두개골에 더 많은 응력집중부위를 보였다. 4. 경질의 구강보호장치와 연질의 구강보호장치 간에 하악 충격 시 뇌의 변위량은 연질의 구강보호장치 쪽이 크게 나타났으나 유의차는 없었다. 본 연구를 통하여 악골 충격 시에 경질 및 연질 구강보호장치가 상악골과 두개골에서의 응력분포에 미치는 양상을 알 수 있었지만, 아직도 이의 상관관계를 모두 파악하기에는 불충분한 점이 많으리라 생각되며, 스포츠 외상에 따른 구강보호장치의 재료에 따른 상관관계에 대하여 보다 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.735-742
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• 2014

Self-piercing rivet(SPR)은 이종재료 접합을 위해 사용되는 결합용 기계요소로써, 대표적으로는 알루미늄 합금과 강판 등 용융점이 서로 다른 재료의 접합에 사용된다. SPR 접합은 일반 리벳접합과 달리 스스로 홀을 가공하며 삽입되기 때문에 사전의 홀 가공이 필요 없다.(1) 상부판재를 천공하고 하부판재와 함께 소성 변형되어 결합된다. 자동차의 차체 경량화를 위해서는 알루미늄 합금과 같은 경량소재가 사용되며, 부분적으로 스틸과 알루미늄 합금의 이종재료 접합이 요구된다. 그러나 알루미늄 합금과 강판은 용융점이 다르므로 기존의 차체 결합방법으로 이용되고 있는 저항 용접이 불가능하다. 이에 따라, 기계적 결합방법의 하나인 SPR 접합이 요구된다.(2) 따라서 본 연구에서는 강소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 리벳과 판재의 접합 성형성을 검토하고, 고장력 강판을 접합할 수 있는 새로운 형상의 SPR을 설계하였다. 또한 해석결과와 실험의 비교를 통하여 해석의 신뢰성을 검증하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권9호
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• pp.1399-1409
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• 2006

An improved friction model was proposed with consideration of the effect of the sliding speed, the contact pressure and the temperature, and it was implemented into a user subroutine of a commercial FEM code, ABAQUS/Explicit. Then, a smooth tire was simulated for free rolling, driving, braking and cornering situations using the improved friction model and the Coulomb friction model, and the effect of the friction models on the slip, the frictional energy distribution and the cornering force and moment was analyzed. For the free rolling, the driving and the braking situations, the improved friction model and the Coulomb friction model resulted in similar profiles of the slip and the frictional energy distributions although the magnitudes were different. The slips obtained from the simulations were in a good correlation with experimental data. For the cornering situation, the Coulomb friction model with the coefficient of friction of 1 or 2 resulted in lower or higher cornering forces and moments than experimental data. In addition, in contrast to experimental data it did not result in a maximum cornering force and a decrease of the cornering moment for the increase of the speed. However, the improved friction model resulted in similar cornering forces and moments to experimental data, and it resulted in a maximum cornering force and a decrease of the cornering moment for the increase of the speed, showing a good correlation with experimental data.

• 공학교육연구
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• 제2권1호
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• pp.51-58
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• 1999

본 연구는 가상 현실(virtual reality)을 활용하여 실제 고가의 실험장비를 구입하지 않고도 개인용 컴퓨터에서 인터넷상으로 가상적인 프레스를 이용한 압축실험을 할 수 있도록 하는 것이다. 가상압축실험의 구현은 인터넷을 통하여 세 개의 모듈 즉 입력, 계산, 결과로 나누어 계산되어진다. 입력모듈에서는 압축실험을 위하여 인터넷 사용자가 재료의 실험적인 특징을 입력하고 그 입력 값을 서버 컴퓨터로 보내주는 과정이며, 계산모듈은 서버 컴퓨터에 있는 시뮬레이션 해석프로그램을 이용하여 입력모듈의 입력 값을 받아들여 결과를 계산한 후 파일로 저장하는 과정이다. 결과모듈에서는 서버 컴퓨터에서 계산된 결과를 인터넷 사용자에게 도표와 그림 그리고 3차원 애니메이션을 보여주는 과정으로 되어있다. 이를 구현하기 위하여 인터넷의 언어인 HTML, CGI, VRML, JAVA를 사용하였으며, 유한요소법(FEM)을 이용한 해석프로그램은 포트란(Fortran) 언어로 제작되었다. 현재 인터넷상에서의 가상현실을 이용한 응용분야가 급속히 확대되므로 앞으로 공학적인 가상 실험에 관한 연구가 많이 이루어져 실제 실험을 대체할 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권8호
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• pp.938-945
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• 2005

The microstructure evolution in hot forging process is composed of dynamic recrystallization during deformation as well as grain growth during dwell time. Therefore, the control of forging parameters such as strain, strain rate. temperature and holding time is important because the microstructure change in hot working affects the mechanical properties. Modeling equations are developed to represent the flow curve. grain size. recrystallized volume fraction and grain growth phenomena by various tests. The developed modeling equations were combined with thermo-viscoplastic finite element modeling to predict the microstructure change evolution during hot forging process. The large exhaust valve spindle (head diameter of 512mm) was simulated by closed die forging with hydraulic press and cooled in air after forging. The preform was heated to each 1080 and 1150$^{\circ}C$. Numerical calculation was performed by DEFORM-2D. a commercial finite element code. Heat transfer can be coupled with the deformation analysis in a non-isothermal deformation analysis. In order to obtain the fine and homogeneous microstructure and good mechanical properties in forging. the FEM would become a useful tool in the simulation of the microstructure development. In forging, appropriate temperature, strain and strain rate and rapid cooling are required to obtain the fine grain microstructure The optimal forging temperature and effective strain range of Nimonic 80A for large exhaust valve spindle are about 1080$\∼$l120$^{\circ}C$ and 150$\∼$200$\%$.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권8호
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• pp.891-898
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• 2005

Inertia welding is a solid-state welding process in which butt welds in materials are made in bar and in ring form at the joint race, and energy required lot welding is obtained from a rotating flywheel. The stored energy is converted to frictional heat at the interface under axial load. The quality of the welded joint depends on many parameters, including axial force, initial revolution speed and energy amount of upset. working time, and residual stresses in the joint. Inertia welding was conducted to make the large exhaust valve spindle for low speed marine diesel engine. superalloy Nimonic 80A for valve head of 540mm and high alloy SNCrW for valve stem of 115mm. Due to different material characteristics such as, thermal conductivity and flow stress. on the two sides of the weld interface, modeling is crucial in determining the optimal weld geometry and Parameters. FE simulation was performed by the commercial code DEFORM-2D. A good agreement between the Predicted and actual welded shape is observed. It is expected that modeling will significantly reduce the number of experimental trials needed to determine the weld parameters. especially for welds for which are very expensive materials or large shaft. Many kinds of tests, including macro and microstructure observation, chemical composition tensile , hardness and fatigue test , are conducted to evaluate the qualify of welded joints. Based on the results of the tests it can be concluded that the inertia welding joints of the superalloy exhaust valve spindle are better properties than the material specification of SNCrW.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권1호
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• pp.105-119
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• 2015

Structural damage detection using modal strain energy (MSE) is one of the most efficient and reliable structural health monitoring techniques. However, some of the existing MSE methods have been validated for special types of structures such as beams or steel truss bridges which demands improving the available methods. The purpose of this study is to improve an efficient modal strain energy method to detect and quantify the damage in complex structures at early stage of formation. In this paper, a modal strain energy method was mathematically developed and then numerically applied to a fixed-end beam and a three-story frame including single and multiple damage scenarios in absence and presence of up to five per cent noise. For each damage scenario, all mode shapes and natural frequencies of intact structures and the first five mode shapes of assumed damaged structures were obtained using STRAND7. The derived mode shapes of each intact and damaged structure at any damage scenario were then separately used in the improved formulation using MATLAB to detect the location and quantify the severity of damage as compared to those obtained from previous method. It was found that the improved method is more accurate, efficient and convergent than its predecessors. The outcomes of this study can be safely and inexpensively used for structural health monitoring to minimize the loss of lives and property by identifying the unforeseen structural damages.

• 한국광학회지
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• 제8권2호
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• pp.134-141
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• 1997

기존의 .lambda.=1.31.mu.m에서 분산 최적화된 광통신시스템을 .lambda.=1.55.mu.m 광전송시스템으로 향상시키는데 필요한 분산보상 단일모드 광섬유(DCF)를 설계하였다. 총분산이 .lambda.=1.55.mu.m에서 큰 마이너스 분산치를 갖는 굴절율 분포를 얻기 위해 포물선 분포-이중클래드 광섬유의 분산특성을 해석하였다. 광섬유 스칼라 파동방정식으로부터 분산특성을 얻기 위해 1차원 유한요소법을 적용하였다. Reel에 감긴 DCF의 macro-bending에 의한 손실을 적절히 제한하기 위해, L $P_{01}$모드의 차단 파장이 .lambda.=1.80.mu.m이상이 되도록 설계하였다. 이 조건에 맞는 굴절율분포의 .lambda.=1.55.mu.m에서 분산의 하한치는 약 -120 ps/nm.km정도로 제한됨을 볼 수 있었다.다.