• Smart Structures and Systems
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• 제28권6호
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• pp.745-760
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• 2021

Dynamic buckling of structure is one of the failure modes that needs to be considered since it may result in catastrophic failure of the structure in a short period of time. For a thin fiber-reinforced polymer (FRP) plate under compression, buckling is an inherent hazard which will be intensified by the existence of defects like holes, cracks, and delamination. On the other hand, the growth of the delamination is another prime concern for thin FRP plates. In the current paper, reinforcing the plates against buckling is realized by using SMA wires in the form of stitches. A numerical framework is proposed to simulate the dynamic instability emphasizing the effect of the SMA stitches in suppressing delamination growth. The suggested algorithm is more accurate than the other methods when considering the transformation point of the SMA wires and the modeling of the cohesive zone using simple and yet reliable technique. The computational design of the method by producing the line by line orders leads to a simple algorithm for simulating the super-elastic behavior. The Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in the form of user material subroutines (VUMAT). The normal bilinear spring model is used to reproduce the cohesive zone behavior. The nonlinear finite element formulation is programmed into FORTRAN using the Newmark-beta numerical time-integration approach. The obtained results are compared with the results obtained by the finite element method using ABAQUS/Explicit solver. The obtained results by the proposed algorithm and those by ABAQUS are in good agreement.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권5호
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• pp.390-398
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• 2022

Recently, considerable attention has been given to nickel-based superalloys used in additive manufacturing. However, additive manufacturing is limited by a slow build rate in obtaining optimal densities. In this study, optimal volumetric energy density (VED) was calculated using optimal process parameters of IN718 provided by additive manufacturing of laser powder-bed fusion. The laser power and scan speed were controlled using the same ratio to maintain the optimal VED and achieve a fast build rate. Cube samples were manufactured using seven process parameters, including an optimal process parameter. Analysis was conducted based on changes in density and melt-pool morphology. At a low laser power and scan speed, the energy applied to the powder bed was proportional to ${\frac{P}{\sqrt{V}}}$ and not ${\frac{P}{V}}$. At a high laser power and scan speed, a curved track was formed due to Plateau-Rayleigh instability. However, a wide melt-pool shape and continuous track were formed, which did not significantly affect the density. We were able to verify the validity of the VED formula and succeeded in achieving a 75% higher build rate than that of the optimal parameter, with a slight decrease in density and hardness.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권5호
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• pp.353-362
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• 2016

가스터빈 블레이드는 고온 고압의 환경 아래 장시간 가동하기 위하여 초합금 모재에 세라믹 코팅으로 이루어진 열차폐코팅(thermal barrier coating, TBC)은 필수요소이다. 하지만 TBC 또한 가스터빈 가동 중 일정 열화온도 및 가동시간에서 top coat의 박리현상이 일어난다. TBC의 박리는 블레이드의 손상과 직결되므로 가스 터빈의 안정적인 가동을 위해서 TBC의 박리 평가가 선행되어야 한다. 기존 비파괴평가 기법 연구는 산화알루미늄층(thermally grown oxide, TGO)의 생성 유무 또는 완전 박리의 정성적 평가가 이루어져 왔다. 본 연구에서는 TBC 박리를 정량적으로 평가하기 위해 초음파검사의 C-scan기법을 이용한 TBC의 부분박리손상 map을 구현하였다. 시편들은 $1,100^{\circ}C$로 등온열화하여 각각 열화시간을 변화시킨 시편들을 사용하였다. 단일 탐촉자를 이용한 펄스-에코법으로 C-scan을 수행하였고 TBC 내 부분박리를 검출하기 위해 초음파를 수침법으로 시편에 수직 탐상하였다. 그리고 Rogers-Van Buren과 Kim의 이론 반사식을 이용하여 부분박리영역 지름이 1 mm부터 6 mm까지 부분박리지수를 도출했다. 이를 적용하여 각 부분박리지수에 따른 부분박리 손상 map을 영상화하였다. TBC는 열화시간이 증가할수록 부분박리지수에 관계없이 부분박리영역이 모두 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 단일 시편 내에서 부분박리지수가 증가할수록 부분박리영역이 감소하는 것을 확인하였다. 부분박리손상 map의 부분박리영역에 따른 분포를 이용하여 TBC의 완전박리 기준과 잔여 수명을 또한 도출할 수 있었다.

• 대한치과교정학회지
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• 제37권6호
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• pp.432-439
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• 2007

초탄성 니켈-티타늄 호선의 하중값은 온도 변화에 따라 변화함이 보고된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 온도가 변화함에 따라 니켈-티타늄 합금 호선의 하중값이 어떻게 변화하는지 알아보고자 하였다. $37^{\circ}C$ 항온 상태에서 $0.016"{\times}0.22"$ 니켈-티타늄 호선을 3.1 mm까지 변위시키는 3점 굴곡 실험을 시행하여 하중 시와 탈하중 시의 1.5mm 변위지점의 하중값을 측정하고 이 지점에서 구강내 온도 변화를 고려한 온도 변화 실험을 시행하였다. $20^{\circ}C$ 저온수 또는 $50^{\circ}C$ 고온수를 호선에 흘려보냄으로써 온도 변화를 주었다. 저온 실험은 저온수로 온도 변화를 주고 $37^{\circ}C$ 항온 온도로 회복된 후에 다시 저온수를 흐르게 하는 방법으로 10회 시행하였고 고온 실험도 동일한 방법으로 시행하였다. 그 결과 하중 시 1.5mm 변위지점의 하중값은 저온 실험 및 고온 실험 후 $37^{\circ}C$로 회복된 후에도 모두 감소된 값을 유지하였다. 반대로 실제로 치아에 가해지는 교정력으로 생각되는 탈하중 시 1.5 mm 변위 지점의 하중값은 저온 실험 및 고온 실험 후 온도가 $37^{\circ}C$로 회복되어도 모두 증가된 값을 유지하였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 온도변화를 거친 후 초탄성 니켈-티타늄 합금 호선의 하중 시 힘은 감소하였고 탈하중 시 힘은 증가되므로, 임상에서 니켈-티타늄 호선을 적용 시에는 $37^{\circ}C$에서의 하중-변위 곡선에서 나타나는 힘에 비해 더 작은 하중 시 힘과 더 큰 탈하중 시 힘이 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.248-255
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• 2020

경사화 두께를 갖는 열차폐 코팅의 열적 내구성과 열적 안정성에 대한 코팅층 두께의 영향을 화염 열피로 시험과 열충격 시험을 통해서 조사하였다. Bond 층과 top 층은 각각 Ni-Cr계 상용 MCrAlY 분말과 상용 이트리아 안정화 지르코니아 (YSZ) 분말을 사용하여 니켈기지의 초내열합금 모재 (GTD-111)에 대기 플라즈마 용사법 (APS)으로 코팅층을 형성하였다. 1100 ℃의 화염으로 1429회 열피로 시험 후 bond 층이 일부 산화되고 top 층과 bond 층 계면에서 열화에 의한 산화층 (TGO)이 관찰되었으나, 코팅층 부위와 관계없이 균열이나 박리현상 없는 양호한 미세구조를 나타내었다. 1100 ℃ 열충격 시험결과, 37회 열충격 테스트 후 코팅층의 얇은 부위에서 박리가 시작되어 98회 시험 후 코팅층의 50% 이상이 박리되었으며, 코팅층의 두께가 얇게 형성된 부위는 코팅층이 두껍게 형성된 부위에 비해, top 층의 박리와 함께 bond 층의 산화가 많이 진행되었으며, 코팅층 두께가 상대적으로 두껍게 형성된 부위에서 열차폐 효과의 증가로 인해 bond 층의 내산화성과 열적 안정성이 우수한 것으로 나타났다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권5호
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• pp.349-359
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• 2006

니켈-티타늄 합금은 높은 spring-back성질, 초탄성 효과, 형상기억 효과 등의 장점을 가지고 있으나 성형이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 니켈-티타늄 와이어의 굴곡을 위한 열처리 시에 나타나는 부하-변위 곡선의 변화 및 상전이 온도 변화와 같은 물성 변화 양상을 조사하고자 하였다. 수종의 니켈-티타늄 와이어를 열처리를 시행하지 않은 군, 전기저항 열처리 장치를 이용하여 와이어 단면적에 따라 제조회사에서 권장하는 전류를 기초로 하여 $00.016"\;{\times}\;00.022"$ (5 A, 7 sec), $0.018"\;{\times}\;0.025"$ (6 A, 7 sec) 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ (7 A, 8 sec) 와이어를 열처리만 시행한 실험군, 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군 그리고 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군으로 분류하여 3점 굴곡 실험과 시차주사열량측정을 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. $0.016"\;{\times}\;0.022"$, $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 니켈-티타늄 와이어에서 굴곡을 부여하지 않고 열처리만 시행한 실험군이 열처리를 시행하지 않은 대조군에 비해 부하-변위 곡선이 상방 이동되어 초탄성 현상에 의한 평탄역(loading and unloading plateau)의 힘이 더 증가되었다. $0.016"\;{\times}\;0.022"$, $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 와이어에서 열처리만 시행한 실험군이 열처리를 시행하지 않은 군보다 더 낮은 austenite finish ($A_f$) 온도를 보였다. $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 및 $0.0215"0.028"$ 와이어에서 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군은 열처리만 시행한 실험군과 열처리를 시행하지 않은 대조군에 비해 부하-변위 곡선이 상방 이동되었으며, 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 높은 부하-변위 곡선을 나타냈다. $0.018"\;{\times}\;0.025"$ 그리고 $0.0215"\;{\times}\;0.028"$ 와이어에서 $A_f$ 온도는 열처리 시간을 1초 증가시켜 굴곡을 부여한 실험군에서 가장 낮게 관찰되었고 열처리를 시행하여 굴곡을 부여한 실험군, 열처리만 시행한 실험군 그리고 열처리를 시행하지 않은 대조군 순으로 높게 관찰되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 임상에서 니켈-티타늄 합금 와이어에 굴곡을 부여하기 위해 열처리하는 경우 초탄성 특성은 유지될 수 있으나, 부하-변위 곡선의 상방 증가가 나타나므로, 와이어에 의한 교정력이 증가될 수 있음에 유의하여야 한다.