국내 사회기반 시설물의 경우 70년대 이후로 건설되어 향후 신규건설에 대한 수요보다 유지보수에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 전망된다. 더욱이 경주지진과 포항지진 이후로 과거 시공된 시설물의 내진성능에 대한 평가 및 보수 보강 사업이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 보강공법 중 L형 GFRP 외부부착공법을 대상으로 하여 시험체를 설계하고, 에폭시와 화약식 타정 총으로 압력 핀을 시공하는 방법으로 외부부착된 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하기 위하여 4점 휨 시험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 L형 GFRP Plate의 보강효과를 확인하고, 국내의 "복합신소재시스템에 의한 철근콘크리트구조물의 보강설계 및 시공 지침서"에 따라 L형 GFRP 외부부착공법이 적용된 보의 거동에 대하여 평가하고 에폭시와 압력 핀을 조합하여 시공하는 부착방법의 효용성을 평가하였다. 실험 결과를 분석한 결과 지침에 따른 설계는 부재의 강도를 잘 예측하는 것으로 나타났으나, GFRP Plate 보강재의 손상을 동반하는 고정법의 사용으로 인하여 설계가정의 조건을 만족하는 파괴가 일어나지 않는 것으로 분석하였다.
A quantitative study of impact damage of ${Al_2}}O_3}-TiO_2$ plasma coated soda-lime glasses was carried out and compared with that of the uncoated smooth glass specimen. The shape of cracks by the impact of steel ball was observed by stereo-microscope and the decrease of the bending strength due to the impact of steel ball was measured through the 4-point bending test. At the low velocity, cone cracks were occurred. As the impact velocity increases, initial lateral cracks were propagated on the slanting surface of a cone crack, and radial cracks were generated at the crushed site. When the impact velocity of steel ball exceeds the critical velocity, the contact site of specimen was crushed due to plastic deformation and then radial and lateral cracks were largely grown. Crack length of coated specimens was smaller than that of uncoated smooth specimen due to the effect of coating layer on the substrate surface. According to impact velocity, the bending strength of coated specimens had no significant difference, compared with that of the uncoated smooth specimen. But this represents that the bending strength of coated specimens was increased, considering the effect of sand blasting damage which was performed to increase the adhesion force of coating layer.
열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.
가철성 교정장치에서 주로 사용하고 있는 자가중합 레진인 Polymethyl methacrylate (PMMA)는 현대 치의학 분야에서 주로 쓰이고 있는 아크릴릭 레진이다. 장점으로 색과 체적의 조직 친화성, 안정성 등 있어 치과에선 교정장치 재료로 오랫동안 사용해 왔다. PMMA의 제작은 활성화 방법에 따라 자가중합방식과 열중합 방식으로 나눌 수 있다. 자가중합 레진은 치과 교정장치로 오래동안 사용되고 있다. 레진의 주입방법은 크게 적층법(sprinkle-on method)와 혼합법(mixing method)이 있다. 본 연구에서는 교정장치의 레진 주입방법에 따른 기계적 특성인 강도, 탄성계수 경도, 표면조도를 실험 해보고자 한다. Orthodontic PMMA 의 직사각형 시편 (1.4×3.0×19.0 mm)에 3점 굽힘강도 실험한 결과 강도에선 유의한 차이가 없었다. 경도 역시 유의한 차이가 없었다. 표면조도도 큰 차이가 보이지 않았다. Orthodontic PMMA는 교정용 장치의 레진주입 방식에 따른 기계적 특성의 유의한 차이가 없음을 확인하였다.
최근 복합재료는 기계, 항공우주 구조물뿐만 아니라 토목 구조물에까지 그 적용영역이 확대되고 있다 교량과 같은 토목 구조물에 존재하는 균열은 응력 집중을 유발하고 이는 FBG 센서 피크 신호의 갈라짐으로 이어져 정확한 변형률 측정을 어렵게 한다. 본 연구에서는 복합재료로 보강된 초기 균열이 존재하는 콘크리트 빔의 4점 굽힘 실험을 통해 균열에 의해 발생한 응력 집중이 FBG 센서 신호에 미치는 영향과 센서 신호의 안정성을 유지하기 위한 방법에 대해 알아보았다.
로켓엔진에서 노즐은 추력을 발생하고, 단위 면적당 열 전달이 최대가 되는 곳으로 구조적으로 가장 취약한 부분이다. 이런 가혹한 조건에서 사용되어질 수 있는 4D 탄소/탄소 복합재를 제조하였으며. 초밀도화시, 탄화압력은 100bar 와 900bar 에서 각각 시행되었다. 만들어진 시편의 밀도는 1.5~l.9g/$cm^3$ 이었다. 실제 로켓을 모사할 수 있는 지상연소시험을 통해 밀도에 따른 삭마율을 계산한 결과, 밀도가 높을수록 삭마율은 감소하였다. 또한 3-point bending test를 통해 굽힘강도(flexural strength)를 측정하였으며, 굽힘강도를 개선시켜주었다.
In order to determine a minimum thickness of the pultruded GFRP panel as a structural member, some experimental studies were performed. GFRP tubes with 2mm, 4mm, 6mm thickness were manufactured by pultrusion process. First, coupon tests for finding mechanical properties were carried out. Comparisons between test results and analysis results based on classical laminate theory showed large differences in case of 2mm, 4mm specimens. The reason is that it is difficult to apply appropriate pultruding force and keep layered stitched fabric flat for the pultrusion process of complex shaped FRP member with small thickness. On the consequence, we decide 6mm as a minimum thickness of FRP member. Second, 4-point bending tests were performed and the results with compared with numerical analysis. The behavior of FRP tube can be exactly predicted by numerical analysis if buckling analysis is included.
본 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨 상태에서 그라인딩 처리 및 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 일련의 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 그라인딩 처리한 경우와 TIG 처리한 경우 $2{\times}106$회 피로강도가 한등급 향상되는 것을 알 수 있었으며, 국내 외의 피로설계기준에서 규정하고 있는 피로강도등급을 대체로 만족하고 있음을 알 수 있었다. 용접지단부의 기하학적 형상에 대한 매개변수해석결과 하중비전달형 필렛용접부에서 응력집중계수에 영향을 미치는 인자는 곡률반경과 비드접선각도임을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석 결과 피로균열 발생초기에는 균열보정계수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 기하학적 형상 보정계수임을 알 수 있었으며, 상대깊이가 0.4 이상이 되면 기하학적 형상보정계수 보다는 유한판 보정계수가 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 하중비전달형 필렛용접부의 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.
In order to perform elastic-plastic fracture mechanical analyses, fracture resistance curves for concerned materials are required. The unloading compliance method and the DCPD(Direct Current Potential Drop) method have been widely used for measuring the crack length and the extension for a standard specimen fracture resistance curve test. However it is difficult to apply the unloading compliance method to a real pipe fracture resistance curve test. The objective of this paper is to propose the calibration equation between the normalized crack length and the normalized electric potential, and to apply to pipe fracture experiments. For these, finite element analyses were performed with various current input locations and crack front configurations. Also the 4-point bending jig was manufactured for a pipe test and the DCPD method was used to measure crack extensions and crack lengths for a pipe test. The calculated crack length by the DCPD method agreed with the measured crack length within 5% error.
본 연구의 목적은 재생된 니켈-티타늄 호선의 3점 굴곡물성의 변화를 조사하여, 임상적으로 니켈-티타늄 호선을 재생하여 사용하는 것이 타당한지를 알아보는 것이다. 4종의 니켈-티타늄 호선(Align, NiTi, Optimallo, Sentalloy)을 처리전(T0: 대조군)과 인공타액에 4주간 처리한 군(T1), 그리고 인공타액 처리 후 가압증기 멸균소독한 군(T2)으로 구분하여 3점 굴곡실험을 하였다. 3mm 변형시의 loading force, unloading force, hysteresis와 1mm 변형시의 loading, unloading force, stress hysteresis의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Align은 재생 (T2)후에 3mm 변형시의 loading force, unloding force가 통계적으로 유의성 있게 증가하였다(loading force: p,0.05, unloading force:p<0.01). NiTi, Optimmalloy, Sentalloy에서는 통계적으로 유의성 있는 차이가 보이지 않았다. 2. Align은 재생(T2)후에 hysteresis가 통계적으로 유의성 있게 감소하였다(p<0.01). NiTi, Optimmalloy, Sentalloy에서는 통계적으로 유의성있는 차이가 보이지 않았다. 3. 모든 호선에서 1mm 변형시의 loading force는 재생(T2)후에 통계적으로 유의성있는 차이를 보이지 않았다. 4. Align은 재생(T2)후에 1mm 변형시의 unloading force가 통계적으로 유의성있게 증가하였다(p<0.05). NiTi, Optimmalloy, Sentalloy에서는 통계적으로 유의성있는 차이가 보이지 않았다. 5. Align의 loading force와 unloading force는 T1과 T0는 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, T2와 T0사이에 유의성 있는 차이가 있었다(각각 p<0.05, p<0.01). 6. Align은 T1에서 pseudoelasticity가 감소하고, T2에서는 pseudoplasticity와 pseudoelasticity가 감소하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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