• 대한치과교정학회지
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• 제25권2호
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• pp.187-200
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• 1995

국산 Ni-Ti합금 교정용 선재(ORTHOLLOY)의 특성을 평가하기 위하여 성분, 인장특성, 굽힘특성, 열처리성, 내식성, 이온용출 등에 대해 조사하고 외국산 Ni-Ti합금 선재(SENTALLOY)의 특성과 비교 분석한 결과는 다음과 같았다. ORTHOLLOY는 초탄성 효과를 나타내는 범위내에서의 Ni과Ti 함량을 포함하고 있었다. 인장실험에서 ORTHOLLOY는 연신율 $2\%$에서 $8\%$정도 범위내에서 하중의 변화가 거의 없는 초탄성 효과를 나타내었다. 3점 굴곡실험에서 ORTHOLLOY는 SENTALLOY 보다 같은 변위량에서 높은 하중값을 나타내었고, 초탄성을 나타내는 변위영역에서의 하중 범위는 ORTHOLLOY의 경우 0.014" 에서 80-100g, 0.016"에서 140-180g, 0.018" 에서 150-200g의 값을 나타내었다. $400^{\circ}C,\;500^{\circ}C$의 열처리에 의해 초탄성을 나타내는 하중범 위가 낮아졌고, 각 열처리 온도에서는 시간이 증가함에 따라 초탄성을 나타내는 하중값의 범위가 낮아졌으며 $600^{\circ}C$에서는 10분간의 열처리로 초탄성 효과가 소실되었다. 용출되어 나온 Ni 이온의 양은 SENTALLOY의 0.01ppm미만의 극소량에 비해 ORTHOLLOY에서는 0.3ppm 전후로 높게 나타났다. 침적 실험후 주사전자현미경 관찰을 통한 표면조직 소견은 SENTALLOY에서는 침적 전후 및 침적 시간의 경과에 관계없이 전체적으로 비교적 균일한 양상을 보였으나 ORTHOLLOY에서는 pitting corrosion양상을 보였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1025-1037
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• 2015

지반과 상부 구조물 사이의 경계에서 유연성이 확보된 지진동 격리 받침 시스템을 설치한 후에 전체 구조물의 고유 주기를 연장하고 구조물에 전달되는 지진 가속도를 저감하여 구조물을 보호하는 면진 설계 방식이 최근 건설 현장에서 널리 활용되고 있다. 하지만 도심지의 현대 구조물이 점차 대형화 및 고층화 되면서 기존의 면진 받침을 그대로 사용하기에는 지진 발생시 저항 능력의 부족으로 인한 전단파괴 혹은 잔류변형이 발생하여 구조물의 사용성 향상을 위한 보수 및 붕괴 위험에 따른 철거의 문제점을 발생시킨다. 따라서 본 연구에서는 기존에 주로 사용되는 면진 받침의 저항 강도와 복원성을 향상시키기 위하여 부가적인 개장 시스템을 설치하고 지진 하중에 대한 성능을 평가하고자 한다. 초탄성 형상기억합금 소재의 보강 봉을 납 적층 고무 받침에 설치한 면진 시스템을 설계하고 단자유도 스프링 모델로 모형화하여 지진 데이터를 활용하고 비선형 동적 해석을 실시하였다. 본 연구에서 제안된 면진 시스템이 성능적인 우수성을 입증하기 위하여 기존에 사용된 면진 받침과 여기에 추가로 강재 봉으로 보강된 면진 시스템과의 극한 전단 저항력, 복원성 및 잔류변형 발생 등을 해석을 통하여 비교 평가하였다. 그 결과 초탄성 형상기억합금 소재의 제어 봉으로 보강된 면진 받침이 다른 면진 받침과 비교하여 지진저항 성능에 있어서 우수함을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권1호
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• pp.95-105
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• 2017

The use of superelastic shape memory alloys (SMAs) as reinforcements in concrete structures is gradually gaining interest among researchers. Because of different mechanical properties of SMAs compared to the regular steel bars, the use of SMAs as reinforcement in the concrete may change the response of structures under seismic loads. In this study, the effect of SMAs as reinforcement in concrete structures is analytically investigated for 3-, 6- and 8-story reinforced concrete (RC) buildings. For each concrete building, three different reinforcement details are considered: (1) steel reinforcement (Steel) only, (2) SMA bar used in the plastic hinge region of the beams and steel bar in other regions (Steel-SMA), and (3), beams fully reinforced with SMA bar (SMA) and steel bar in other regions. For each case, columns are reinforced with steel bar. Incremental Dynamic Analyses (IDA) are performed using ten different ground motion records to determine the seismic performance of Steel, Steel-SMA and SMA RC buildings. Then fragility curves for each type of RC building by using IDA results for IO, LS and CP performance levels are calculated. Results obtained from the analyses indicate that 3-story frames have approximately the same spectral acceleration corresponding with failure of frames, but in the cases of 6 and 8-story frames, the spectral acceleration is higher in frames equipped with steel reinforcements. Furthermore, the probability of fragility in all frames increases by the building height for all performance levels. Finally, economic evaluation of the three systems are compared.

• Smart Structures and Systems
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• 제31권1호
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• pp.89-100
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• 2023

This paper conducts a parametric study of a new tuned mass damper with pre-strained superelastic SMA helical springs (SMAS-TMD) on the vibration reduction effect. First, a force-displacement relation model of superelastic SMA helical spring is presented based on the multilinear constitutive model of SMA material, and the tension tests of the six SMA springs fabricated are implemented to validate the mechanical model. Then, a dynamic model of a single floor steel frame with the SMAS-TMD damper is set up to simulate the seismic responses of the frame, which are testified by the shaking table tests. The wire diameter, initial coil diameter, number of coils and pre-strain length of SMA springs are extracted to investigate their influences on the seismic response reduction of the frame. The numerical and experimental results show that, under different earthquakes, when the wire diameter, initial coil diameter and number of coils are set to the appropriate values so that the initial elastic stiffness of the SMA spring is between 0.37 and 0.58 times of classic TMD stiffness, the maximum reduction ratios of the proposed damper can reach 40% as the mass ratio is 2.34%. Meanwhile, when the pre-strain length of SMA spring is in a suitable range, the SMAS-TMD damper can also achieve very good vibration reduction performance. The vibration reduction performance of the SMAS-TMD damper is generally equal to or better than that of the classic optimal TMD, and the proposed damper effectively suppresses the detuning phenomena that often occurs in the classic TMD.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 1998년도 추계학술대회 및 발표대회 강연 및 발표논문 초록집
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• pp.7-7
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• 1998

Research activities of Russian Medical Engineering Center and Institute of Medical Materials of Shape Memory Alloys and Implants are presented as follows: ${\bullet}$ The direction of elaboration of porous shape memory alloys for medicine. ${\bullet}$ Medical and technical requirements and physical and mechanical criteria of porous shape memory implants elaboration. ${\bullet}$ Basic laws of heat-, stress- and strain-induced changes of mechanical properties, shape memory effect and superelasticity in porous TiNi-based alloys. ${\bullet}$ Methods of regulation of shape memory effect parameters in porous alloys and methods for controlling the regulation-induced changes of physical and mechanical properties. ${\bullet}$ Original technologies of elaboration of porous alloys In various fields of medicine. ${\bullet}$ Arrangement of serial production of shape memory porous implants and examples of their medical use.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권1호
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• pp.1-14
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• 2019

Transmission tower-line system is one of most critical lifeline systems to cities. However, it is found that the transmission tower-line system is prone to be damaged by earthquakes in past decades. To mitigate seismic demands, this study introduces a tuned-mass damper (TMD) using superelastic shape memory alloy (SMA) spring for the system. In addition, considering the dynamic characteristics of both tower-line system and SMA are affected by temperature change. Particular attention is paid on the effect of temperature variation on seismic behavior. In doing so, the SMA-TMD is installed into the system, and its properties are optimized through parametric analyses. The considered temperature range is from -40 to $40^{\circ}C$. The seismic control effect of using SMA-TMD is investigated under the considered temperatures. Interested seismic performance indices include peak displacement and peak acceleration at the tower top and the height-wise deformation. Parametric analyses on seismic intensity and frequency ratio were carried out as well. This study indicates that the nonlinear behavior of SMA-TMD is critical to the control effect, and proper tuning before application is advisable. Seismic demand mitigation is always achieved in this wide temperature range, and the control effect is increased at high temperatures.

• 대한치과교정학회지
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• 제35권5호
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• pp.381-387
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• 2005

본 연구의 목적은 교정치료 초기에 사용되는 스테인레스스틸, 다가닥철선. 초탄성 NiTi, 열활동성 NiTi재료로 이루어진 총 4가지 호선의 초기 치료효과를 비교하기 위하여 시행되었으며, 실험의 설계는 전향적 임상 실험(prospective randomized clinical trial)으로서 브라질 리오데자네이로 주립 치과대대학에 내원한 45명의 고정식 교정장치 환자를 대상으로 시행되었다. 각 호선의 재료는 환자의 치열에 무작위로 배당되었는데 스테인레스스틸은 20명, 다가닥철선은 22명, 초탄성 NiTi는 22명, 열활동성 NiTi는 20명에게 할당되었고. 8주 후에 모형을 다시 제작한 후 3차원 디지털영상 장비를 이용하여 모형의 치관에 설정된 해부학적 지표의 변화를 측정하였는데 치료전 및 치료후 치열불규칙지수(Dental Irregularity Index)의 차이로 초기 교정치료 효과를 비교하였다. 분산분석을 시행하여 불규칙지수의 변화를 살펴본 결과 호선의 재료에 따른 초기 치료 효과는 유의한 차이가 나타나지 않았다

• 열처리공학회지
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• 제7권4호
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• pp.253-261
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• 1994

Transformation behavior and superelastic behavior of Ti-Ni-Cu alloys with various Cu content has been investigated by means of electrical resistivity measurement, X-ray diffraction, tensile test and transmission electron microscopy. Two types of heat treatment are given to the specimens: i) Solutions treatment. ii) thermo-mechanical treatment. The transformation sequence in solution treated Ti-Ni-Cu Alloys substituted by Cu for Ni up to 5at.% occurs to $B2{\rightleftarrows}B19^{\prime}$ and it proceeds in two stages by addition of 10at.%Cu, i. e, $B2{\rightleftarrows}B19{\rightleftarrows}B19^{\prime}$. Also, it has been found that Ti-30Ni-20Cu alloy transformed in one stage : $B2{\rightleftarrows}B19$. The thermo-mechanically treated Ti-47Ni-3Cu alloy transformed in two stages: B2${\rightleftarrows}$rhomboheral phase${\rightleftarrows}B19^{\prime}$, while transformation sequence in Ti-45Ni-5Cu and Ti-40Ni-10Cu alloy transformed as same as solution treated specimens. The critical stress for inducing slip deformation in solution treated and thermo-mechanically treated Ti-40Ni-10Cu alloy is about 90MPa and 320Mpa respectively.

• Computers and Concrete
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• 제25권4호
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• pp.293-302
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• 2020

Connections play a significant role in strength of structures against earthquake-induced loads. According to the post-seismic reports, connection failure is a cause of overall failure in reinforced concrete (RC) structures. Connection failure results in a sudden increase in inter-story drift, followed by early and progressive failure across the entire structure. This article investigated the cyclic performance and behavioral improvement of shape-memory alloy-based connections (SMA-based connections). The novelty of the present work is focused on the effect of shape memory alloy bars is damage reduction, strain recoverability, and cracking distribution of the stated material in RC moment frames under seismic loads using 3D nonlinear static analyses. The present numerical study was verified using two experimental connections. Then, the performance of connections was studied using 14 models with different reinforcement details on a scale of 3:4. The response parameters under study included moment-rotation, secant stiffness, energy dissipation, strain of bar, and moment-curvature of the connection. The connections were simulated using LS-DYNA environment. The models with longitudinal SMA-based bars, as the main bars, could eliminate residual plastic rotations and thus reduce the demand for post-earthquake structural repairs. The flag-shaped stress-strain curve of SMA-based materials resulted in a very slight residual drift in such connections.