• 대한금속재료학회지
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• 제49권2호
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• pp.112-120
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• 2011

The out-of-phase thermo-mechanical fatigue (OP TMF) in a <001> oriented single crystal nickel-based superalloy CMSX-4 has been studied. OP TMF life was less than a half of low cycle fatigue(LCF) life in spite of a small hysteresis loop area of OP TMF compared to that of LCF. The failure was caused by the initiation of a crack at the oxide-layered surface followed by its planar growth along the <100> ${\gamma}$ channel in both LCF and OP TMF. However, deformation twins appeared near the major crack of OP TMF. The multiple groups of parallel twin plates on {111} planes provided a preferential path for crack propagation, which caused a significant decrease in OP TMF life. Additionally, the analysis on the surface crack morphology revealed that the tensile strain at the minimum temperature of OP TMF was found to accelerate the crack propagation.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제10권5호
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• pp.161-168
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• 2021

균열은 건물, 교량, 도로, 수송관 등의 기반시설의 안전성에 영향을 주는 요소이다. 본 연구에서는 검사 비용과 시간을 줄일 수 있는 자동화된 균열 탐지 시스템을 다룬다. 환경과 표면에 강건한 시스템을 구성하기 위해서, 본 연구에서는 여러 사전 연구에서 사용된 다양한 표면의 균열 데이터 셋을 수집하여 통합 데이터 셋을 구축하였다. 이후, 컴퓨터 비전 분야에 높은 성능을 발휘하는 VGG, ResNet, WideResNet, ResNeXt, DenseNet, EfficientNet 딥러닝 모델을 적용하였다. 통합 데이터 셋은 훈련 집합(80%)과 테스트 집합(20%)으로 나누어 모델 성능을 검증하기 위해서 사용했다. 실험 결과, DenseNet121 모델이 높은 마라미터 효율성을 가지면서도 테스트 집합에 대해 96.20%의 정확도를 달성하여 가장 높은 성능을 보여주었다. 딥러닝 모델의 균열 검출 성능 검증을 통해, DenseNet121를 활용하여 컴퓨팅 자원이 적은 소형 디바이스에서도 높은 균열 검출 성능을 보이는 탐지 시스템을 구축이 가능함을 확인했다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권6호
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• pp.675-687
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• 2018

In the previous studies on the porous rock strength the effect of pore number and its diameter is not explicitly defined. In this paper crack initiation, propagation and coalescence in Brazilian model disc containing a single cylindrical hole and or multiple holes have been studied numerically using PFC3D. In model with internal hole, the ratio of hole diameter to model diameter was varied between 0.03, 0.17, 0.25, 0.33, and 0.42. In model with multiple hole number of holes was different in various model, i.e., one hole, two holes, three holes, four holes, five holes, six holes, seven holes, eight holes and nine holes. Diameter of these holes was 5 mm, 10 mm and 12 mm. The pre-holed Brazilian discs are numerically tested under Brazilian test. The breakage load in the ring type disc specimens containing an internal hole with varying diameters is measured. The mechanism of cracks propagation in the wall of the ring type specimens is also studied. In the case of multi-hole Brazilian disc, the cracks propagation and b cracks coalescence are also investigated. The results shows that breaking of the pre-holed disc specimens is due to the propagation of radially induced tensile cracks initiated from the surface of the central hole and propagating toward the direction of diametrical loading. In the case of disc specimens with multiple holes, the cracks propagation and cracks coalescence may occur simultaneously in the breaking process of model under diametrical compressive loading. Finally the results shows that the failure stress and crack initiation stress decreases by increasing the hole diameter. Also, the failure stress decreases by increasing the number of hole which mobilized in failure. The results of these simulations were comprised with other experimental and numerical test results. It has been shown that the numerical and experimental results are in good agreement with each other.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권3호
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• pp.343-351
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• 2018

Brazilian disc test is one of the most widely used experiments in the literature of geo-mechanics. In this work, the pre-holed concrete Brazilian disc specimens are numerically modelled by a two-dimensional discrete element approach. The cracks initiations, propagations and coalescences in the numerically simulated Brazilian discs (each containing a single cylindrical hole and or multiple holes) are studied. The pre-holed Brazilian discs are numerically tested under Brazilian test conditions. The single-holed Brazilian discs with different ratios of the diameter of the holes to that of the disc radius are modelled first. The breakage load in the ring type disc specimens containing an internal hole with varying diameters is measured and the crack propagation mechanism around the wall of the ring is investigated. The crack propagation and coalescence mechanisms are also studied for the case of multi-holes' concrete Brazilian discs. The numerical and experimental results show that the breaking mechanism of the pre-holed disc specimens is mainly due to the initiation of the radially induced tensile cracks which are growth from the surface of the central hole. Radially cracks propagated toward the direction of diametrical loading. It has been observed that for the case of disc specimens with multiple holes under diametrical compressive loading, the breaking process of the modelled specimens may occur due to the simultaneous cracks propagation and cracks coalescence phenomena. These results also show that as the hole diameter and the number of the holes increases both the failure stress and the crack initiation stress decreases. The experimental results already exist in the literature are quit agree with the proposed numerical simulation results which validates this simulation procedure.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.655-664
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• 2007

콘크리트의 인장균열에 따른 방향적 비국소 손상이라는 특징은 인장-압축을 받는 철근콘크리트 전단 부재에서 회전인장균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다. 기존의 소성모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소면에서 정의하며, 각 미소파괴면의 조합에 의하여 대표파괴면을 정의한다. 이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성인장변형률의 영향에 의하여 각 미소면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정된다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.83-89
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• 2018

구조물의 강도 저하를 유발하는 균열의 조기 탐지 및 보수는 인적, 사회적 손실을 예방할 수 있는 중요한 부분이다. 이 논문에서는 균열 탐지를 위하여 적외선 열화상 기법 중 광-적외선 열화상 기술을 이용하여 콘크리트 시편의 균열 깊이에 따른 온도 특성을 분석하였다. 시멘트 반죽을 이용하여 0, 10, 20, 40, 80 mm의 인공 균열이 있는 시편을 제작하였으며, 인공 균열 부분은 깊이를 제외한 모든 부분을 같게 생성하였다. 실험은 시편의 온도 특성을 파악하기 위하여 열원을 통해 시편을 가열한 후 균열부의 최저 온도를 비교하였다. 시편의 균열 여부에 따라 시편 표면 온도 분포가 입사 에너지의 단일, 다중 반사 때문에 다르게 변화한다는 것을 확인하였으며, 시편의 온도 분포가 정상상태에 다다를수록 균열 깊이에 따른 온도가 감소하는 경향이 뚜렷해지는 것을 확인할 수 있었다. 정규화된 온도 데이터를 통하여 이 실험에 사용된 시편은 10분 후 정상 상태에 근접하였으며, 10분 이후의 온도 데이터를 선형 회기 분석한 선형 방정식 기울기의 표준편차는 0.0005, y 절편 표준편차는 0.0038이다. 이때 정규화된 온도데이터의 표준편차는 0.01 이하로 매우 정합하며 균열 깊이에 따라 온도가 선형적으로 감소하고 있다. 이러한 결과는 균열부의 다중 반사가 발생하는 면적과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되며, 다양한 시편을 통해 균열부 면적과 입사 에너지의 상관관계를 분석한다면 무작위성이 높은 빛의 난반사 거동 모사에도 적용할 수 있을 것이다.

• 한국생산제조학회지
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• 제19권4호
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• pp.539-547
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• 2010

Laser shock peening is useful to improve fatigue characteristic of multiple number of metals and alloys. This process induces a compressive residual stress on the metal surface, and when tensile load is applied, growth of crack is delayed and which changes the characteristic of the metal surface. It is an innovative surface treatment technique for strengthening metals. Specimens of SM45C are used in this study. The effect of an inertial tamping layer on the residual stress field using laser shock peening setup and Nd:YAG laser power is evaluated. Residual stress distribution measured by X-ray diffraction. As a result of this study it can be presented that following condition of Nd:YAG laser power and inertial tamping layer parameters, compressive residual stress is generated on the surface of the SM45C. Results to experimental data indicate that laser shock peening has great potential as a means of improving the mechanical performance of the metal surface.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1241-1248
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• 2012

본 연구의 목적은 CW 레이저 조사에 의한 실리콘 웨이퍼의 손상을 평가하는 것이다. 먼저, 레이저 조사에 의한 온도 및 응력 변화를 3 차원 유한요소해석 모델을 이용하여 예측하였다. 해석 결과, 93 $W/cm^2$의 레이저 빔이 조사되었을 때, 실리콘 웨이퍼의 표면의 응력은 약 140 MPa 까지 증가하였으며 균열이 발생할 것으로 예측되었다. 레이저 강도가 더욱 증가하여 186 $W/cm^2$ 일 때에는 실리콘 웨이퍼의 표면의 온도는 $1432^{\circ}C$까지 증가하였으며 표면부가 용융될 것으로 예상되었다. 실험 결과, 102 $W/cm^2$ 의 레이저 빔이 실리콘 웨이퍼 표면에 조사되었을 때 표면부에 균열이 발생하였고, 레이저 빔의 강도가 더욱 증가하여 140 $W/cm^2$ 일때 표면부에서 용융이 발생하였다. 용융이 발생하는 레이저 빔의 강도는 유한요소해석 결과보다 낮은 값이었으며 이는 표면부에서 생성된 균열에 의해 레이저 빔의 다중반사와 다중흡수가 일어나 레이저 빔의 흡수량이 증가하였기 때문이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.75-86
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• 1996

최근 선박, 해양구조물, 항공기 및 원자력 플랜트 등 대형구조물의 사용조건이 극도로 가혹해짐에 따라 이들에 대한 신뢰성 및 안전성 보장이 심각한 문제로 대두되고 있다. 이들 대형구조물에 있어, 파손사례의 대부분은 어떤 형태로든 피로현상과 관련된 것으로서 수명 및 잔여수명의 예측과 함께 안정성 평가기술의 확립이 절실히 요구되고 있다. 그러나, 실제 대다수의 결함은 복수표면 균열 상태로 존재하며, 이들은 단일균열의 경우와는 달리 급속히 합체, 성장할 가능성이 높고 따라서, 관통수명 또한 짧아지며, 관통시 표면균열의 길이가 상대적으로 커져 불안정 파괴의 위험성도 그만큼 높아지게 된다. 본 연구에서는 평판 및 필릿 용접부에 존재하는 복수의 직렬표면균열을 대상으로 인접균열간 간섭효과, 합체현상을 고찰하여 피로균열 진전거동 및 피로수명 예측프로그램을 개발하고, 이를 기존의 실험결과와 비교, 평가하여 그 정도 및 실용성을 확인하였다.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제26권4호
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• pp.79-85
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• 2017

The crack-free AlGaN template has been successfully grown by using selective area growth with triangular GaN facet. The triangular GaN stripe structure was obtained by vertical growth rate enhanced mode with low growth temperature of $950^{\circ}C$ and high growth pressure of 500 torr. The lateral growth rate enhanced mode of AlGaN for crack-free and flat surface was also investigated. Low pressure of 30 torr and high V/III ratio of 4400 were favorable for lateral growth of AlGaN. It was confirmed that the $4{\mu}m$ -thick $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was crack-free over entire 2-inch wafer. The dislocation density of $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was as low as ${\sim}7.6{\times}10^8/cm^2$ measured by cathodoluminescence. Based on the high quality AlGaN with low dislocation density, the ultraviolet laser diode epitaxy with cladding, waveguide and GaN/AlGaN multiple quantum well (MQW) was grown by metalorganic chemical vapor deposition. The stimulated emission at 349 nm with full width at half maximum of 1.8 nm from the MQW was observed through optical pumping experiment with 193 nm KrF laser. We also have fabricated the deep ridge type ultraviolet laser diode (UV-LD) with $5{\mu}m-wide$ and $700{\mu}m-long$ cavity for electrical properties. The turn on voltage was below 5 V and the resistance was ${\sim}55{\Omega}$ at applied voltage of 10 V. The amplified spontaneous emission spectrum of UV-LD was also observed from pulsed current injection.