• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.98-106
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• 2016

본 연구는 공업용 응용이 많은 알루미늄 또는 구리와 같은 재료를 나노 압입 시험기에 의하여 탄생계수 및 경도 값을 얻을 때 파일-업(pile-up) 현상이 생기는 경우 계측 값을 교정할 수 있는 방법에 대해 다룬다. 나노 압입 시험기에 의해 얻어지는 탄성계수와 경도의 측정치는 접촉면적의 피팅 (fitting) 식에 의존하게 되는데 이는 오로지 싱크-인(sink-in) 재료에만 유효하다. 그러므로 싱크-인이 아닌 파일-업인 많은 무른 공학재료들에 있어서는 그 접촉면적이 실제보다 적게 계산되고 따라서 탄성계수와 경도는 높게 계산된다. 본 연구에서는 이미 탄생계수를 알고 있는 파일-업 거동을 보이는 재료의 경우에 경도 값을 교정하는 방법을 제안한다. 이 방법을 경금속인 Al 6061 T6와 C 12200에 적용하기 위해 인장시험, 나노 압입시험, 압입자국 측정, 그리고 유한요소해석을 수행하였다. 압입 자국 측정과 유한요소해석을 흥하여 두 재료 모두 파일-업 거동이 발생하는 것을 알 수 있었다. 제안한 교정 방법은 싱크-인 접촉면적 값을 파일-업 접촉면적 값으로 늘려 주었고 경도 측정값을 낮추어 주었다. 교정된 경도 값은 별도의 연구에서 다룬 변형률 구배 소성을 고려한 유한요소해석 결과와 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1229-1237
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• 2013

본 연구에서는 증분소성이론에 기초한 구형압입이론을 크리프 물성을 평가하기 위한 압입이론으로 확장했다. 먼저 크리프변형률 기울기가 일정한 지점을 유효 응력-변형률속도 최적 관측지점으로 선정했다. 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 지수와 계수를 변화시켜 가면서 이에 따른 재료의 거동을 무차원 변수들 (${\xi}$, ${\psi}$)의 회귀식으로 표현해 크리프 물성평가를 위한 새로운 수치 접근법을 구축했다. 이를 토대로 구형압입시험으로부터 재료의 크리프지수 및 계수를 예측하는 물성평가 프로그램을 개발했다. 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수는 평균 1.5%, 크리프계수는 평균 1.0% 이내의 오차범위에서 물성치들을 얻을 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1079-1089
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• 2015

본 연구에서는 항복강도 1GPa 이상의 고강도재료에 대해 구형압입자를 이용한 물성평가법을 제시한다. 압입전산모사를 통해 하중-변위 관계를 응력-변형률 관계로 변환하는 네 압입변수에 대한 회귀식을 바탕으로, 고강도 물성평가용 프로그램을 작성했다. 이를 압입시험에 적용하면 단 한번의 하중-해중에서 얻어지는 데이터로 유효 응력-변형률곡선을 얻을 수 있다. 광범위한 재료들에 대해 구해진 물성치의 평균오차는 영률 0.3%, 항복강도 0.8 %, 변형경화지수 6.4 % 이내이다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.92-98
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• 2008

가스배관 열화부재의 실시간 역학물성 측정기술로 계장화 압입과 압입흔적 입체측정의 융합이 시도되었다. 압입하중-변위곡선을 계장화 압입시험으로 획득한 후 반사식 레이저 스캔너를 이용하여 압입흔적을 3차원으로 관찰하였다. 압흔 단면프로파일로부터 소성역 크기와 실제 접촉경계를 분석할 수 있었고, 두 값을 이용하여 소재의 항복강도와 경도를 계산하였다. 항복강도는 단축 인장시험에서 얻어진 값과 유사한 경향을 나타내었고, 경도는 재료쌓임 영향으로 압입곡선에서 계산된 값에 비해 $20{\sim}30%$ 낮은 값을 나타내었으나 최대 인장강도와 정량적인 관련성이 있음을 확인할 수 있었다. 덧붙여 압입하중 인가부의 형태를 수정하여 압입시험과 동시에 압흔주변 형상변화를 측정하기 위한 시스템도 고안되었다.

• Advanced Composite Materials
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• 제18권1호
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• pp.1-20
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• 2009

This paper describes the results of experiments and numerical simulation studies on the impact and indentation damage created by low-velocity impact subjected onto honeycomb sandwich panels for application to the BIMODAL tram. The test panels were subjected to low-velocity impact loading using an instrumented testing machine at six energy levels. Contact force histories as a function of time were evaluated and compared. The extent of the damage and depth of the permanent indentation was measured quantitatively using a 3-dimensional scanner. An explicit finite element analysis based on LS-DYNA3D was focused on the introduction of a material damage model and numerical simulation of low-velocity impact responses on honeycomb sandwich panels. Extensive material testing was conducted to determine the input parameters for the metallic and composite face-sheet materials and the effective equivalent damage model for the orthotropic honeycomb core material. Good agreement was obtained between numerical and experimental results; in particular, the numerical simulation was able to predict impact damage area and the depth of indentation of honeycomb sandwich composite panels created by the impact loading.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.237-242
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• 2001

Residual stress is a dominant obstacle to efficient production and safe usage of products by reducing the mechanical strength and failure properties. Especially, it causes interfacial failure and substrate deflection in the case of thin film. So, the exact evaluation and optimum control of thin film residual stress is indispensable. However, hole drilling or X-ray diffraction techniques have some limits in application to thin film. And, curvature technique for thin film materials cannot give the information about local stress variation. Therefore, we applied the nanoindentation technique in evaluating the thin film residual stress. In this study, we modeled the change of indentation loading curve for residually stressed and stress-free thin films during stress relaxation. The value of residual stress was directly related to the indentation depth change by relaxation. The residual stress from nanoindentation analysis was consistent with the result from curvature technique.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권5호
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• pp.162-169
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• 2006

Steel cord which is used as reinforcement in car tires is produced by wet-drawing process. Recently the quality improvement of the steel cord product is demanded by the tire market. After cold drawing process, produced residual stresses have a harmful effect on the durability of the wire and become the cause which decreases the quality of the product. Therefore, to improve the quality of the steel cord product, the research regarding the method of residual stress relaxation is necessary. To evaluate the quality of the cold drawn wire, it is very important to measure the residual stress, because the residual stress decides a variety of the quality level which is demanded in the cold drawn wire. The aim of this study is to propose residual stress relaxation method in the drawn wire using FE-analysis. The validity of the analysis results was verified by Nano indentation test.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.390-395
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• 2008

This study is performed to understand three dimensional characteristics of weld residual stress for the surface weld on the stainless steel plate. AISI 304 plate with one path weld on the surface was used as a test specimen. Finite element analysis was done to analyze thermal transient and residual stress due to weld. The result of finite element analysis was validated by previous paper and measurement data. Among various techniques for residual stress measurement, instrumented ball indentation method was applied. The calculated residual stresses by finite element analysis showed good agreement with the measured results.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권5호
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• pp.306-314
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• 2006

가동 중인 설비 및 대형 구조물은 장시간 사용, 고온 환경 및 반복되는 하중 등의 영향으로 설비재료의 교체 및 유지 보수가 요구된다. 이때 설비의 기계적 특성을 평가하는 것은 필수 불가결한 요소 이지만 대부분의 물성평가방법이 파괴적이기 때문에 가동 중인 설비에 직접 적용하는 것은 상당한 어려움이 따른다. 그러나 계장화 압입시험법은 다양한 기계적인 특성을 비파괴적으로 측정하는 최신기술로서 재료에 하중 인가 및 제거 과정 중 하중과 변위를 연속적으로 측정하여 획득된 압입하중-변위곡선의 분석을 통해 유동물성, 잔류응력, 파괴인성 등의 기계적 특성을 평가 할 수 있다. 본 연구에서는 계장화 압입시험을 이용하여 철강재료 및 용접부 유동물성과 잔류응력을 정량적으로 평가하였다. 계장화 압입시험 시 발생하는 압입자 하부의 응력 상태를 고려하여 유동응력과 변형률을 정의하고, 이를 최적화된 응력-변형률 구성방정식을 통해 유동곡선 및 항복강도, 인장강도 등의 유동물성을 평가 하였다. 계장화 압입시험을 이용하여 잔류응력을 측정하기 위해 소성변형과 직접 관련된 편차 응력 성분만으로 압입변형과 잔류응력 간의 상호작용을 분석하여 잔류응력 모델을 정의하였다. 측정된 유동물성은 일축인장시험의 결과를 통해 그 정확성을 검증하였고, 잔류응력은 홀-드릴링, 절단법 및 ED-XRD 시험과 비교하여 그 모델을 검증하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권6호
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• pp.666-674
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• 2000

Large deflection dynamic responses of laminated composite cylindrical shells under impact are analyzed by the geometrically nonlinear finite element method based on a generalized Sander's shell theory with the first order transverse shear deformation and the von-Karman large deflection assumption. A modified indentation law with inelastic indentation is employed for the contact force. The nonlinear finite element equations of motion of shell and an impactor along with the contact laws are solved numerically using Newmark's time marching integration scheme in conjunction with Akay type successive iteration in each step. The ply failure region of the laminated shell is estimated using the Tsai- Wu quadratic interaction criteria. Numerical results, including the contact force histories, deflections and strains are presented and compared with the ones by linear analysis. The effect of the radius of curvature on the composite shell behaviors is investigated and discussed.