• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권9호
• /
• pp.943-951
• /
• 2014

마이크로/나노 압입시험에 사용되는 각뿔 혹은 원뿔형 압입자의 선단 형상은 제작한계 및 사용 중 마모 등으로 인해 필수적으로 곡면 형태를 띄게 된다. 많은 압입시험 관련 연구에서 각뿔형 압입자의 선단 형상은 편의상 구형으로 가정한 후, 얕은 압입에 대한 구형압입 이론식을 적용하고 있다. 이러한 가정에는 근본적으로 두 가지 문제점이 있는데, 첫 번째로 이론해의 정확성은 재료 물성치 및 압입자 형상에 따라 변화한다는 점이며, 두 번째로 각뿔형 압입자의 실제 선단 형상은 이상적인 구형이 아니라는 점이다. 본 연구에서는 유한요소해석에 기반하여 압입시험에 미치는 이 두 요소의 영향을 분석한다. 먼저 탄성 구형 압입시험에 대해 푸아송비와 하중-변위 곡선의 상관관계를 살펴보고, 이를 기반으로 수정된 구형 탄성 압입 관계식을 제시한다. 이어 가정된 Berkovich 선단 형상의 3차원 유한요소해석으로부터 압입깊이에 따른 하중-변위 곡선의 특성을 분석한다.

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

• 비파괴검사학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.125-130
• /
• 2008

레이저 용접부의 국소 잔류응력을 측정하기 위한 비파괴 기법으로 구형압입시험이 제안되었다. 용접상태 절단휠의 구형압입시험으로 얻어진 겉보기 항복강도와 절단횔 용접부에 대한 응력완화 열처리 이후 동등한 위치에서 구한 고유 항복강도를 정량적으로 비교하였다. 고유항복강도가 탄성한도 내의 잔류응력에 의해서 변화하지 않는다고 고려하면 용융선으로부터 거리에 따른 두 항복강도의 차이가 용접잔류응력의 분포로 나타난다. 레이저 용접된 다이아몬드 절단휠의 구형압입시험으로부터 약 10 mm 폭에 걸친 잔류응력의 분포를 확인하였으며, 잔류응력은 쌩크와 절단팁 내에서 각각 최대 압축 및 인장 잔류응력치를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권11호
• /
• pp.1339-1347
• /
• 2013

기존 단축 크리프시험에서는 천이 크리프의 영향을 무시하고 정상상태 크리프만을 고려하기 때문에 실제 크리프 특성을 나타내지 못한다. 이에 본 연구에서는 천이크리프를 고려한 압입 크리프 물성평가법을 제시한다. 다양한 재료에 대해 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 물성변화에 따른 거동을 살펴보고, 크리프 특성을 무차원 변수들의 회귀식으로 표현한다. 이를 토대로 천이크리프를 고려한 압입 크리프 물성평가 프로그램을 생성했다. 제시한 물성평가 프로그램을 통해 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수, 계수값들을 각각 1.1%, 2.3% 오차범위에서 예측할 수 있다.

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

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권1호
• /
• pp.81-90
• /
• 2012

재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.419-424
• /
• 2001

골다공증의 조기 발견 및 치료예후에도 영향을 미치는 망상골 구조의 영률(Young's Modulus)은 그 대상이 사람이므로 일반적인 인장 및 압축시험으로 구해내기는 불가능한 실정이다. 본 연구에서는 망상골 구조가 지니고 있는 영률을 평가함에 있어서 구형압입시험을 통하여 망상골 구조의 영률을 구하고자 하였으며 이를 전산화단층촬영(CT)에서부터 얻을 수 있는 밀도와 실제 측정해서 얻은 밀도와의 관계를 정량화하고자 한다. 31세 남성의 좌우 원위 대퇴골을 해부학적 좌표를 고려하여 고정한 다음 GE9800 CT장비를 사용하여 Imm간격으로 단층촬영을 실시하였으며. 각 영상으로부터 CT수(HU)를 구하였다 Dliamond saw를 사용하여 좌우 대퇴골으로부터 72개의 8mm 정방형 시편들을 추출하였으며. 제작한 구형압입시험기를 사용하여 각 시편의 IS. AP. 그리고 ML방향으로의 압입시험과 압축시험을 각각 실시하였으며, 이후 시편의 실제 겉보기 밀도를 측정하였다. 그 결과 IS방향의 영률이 AP 및 ML방향보다 유의하게 크게 나타났으며, AP방향의 영률 역시 ML방향보다 유의하게 큰 영률을 나타냄을 통하여 망상골의 직교성을 알 수 있었다. CT수와 각 방향의 영률과의 관계에서도 선형적 관계보다는 멱관계로 보다 더 잘 설명되어짐을 알 수 있었는데 이는 이전의 연구자들과 동일한 결과임을 알 수 있었다

• 전산구조공학
• /
• 제16권2호
• /
• pp.62-70
• /
• 2003

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제33권12호
• /
• pp.1357-1365
• /
• 2009

In this study, we enhance the numerical approach of Lee et al.$^{(1)}$ to spherical indentation technique for property evaluation of hyper-elastic rubber. We first determine the friction coefficient between rubber and indenter in a practical viewpoint. We perform finite element numerical simulations for deeper indentation depth. An optimal data acquisition spot is selected, which features sufficiently large strain energy density and negligible frictional effect. We then improve two normalized functions mapping an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve, the latter of which in turn gives the Yeoh-model constants. The enhanced spherical indentation approach produces the rubber material properties with an average error of less than 3%.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제25권4호
• /
• pp.714-724
• /
• 2001

In this work, some inaccuracies and limitation of prior indentation theory, which is based on the deformation theory of plasticity and experimental observations, are first investigated. Then effects of major material properties on the configuration of indentation load-deflection curve are examined via incremental plasticity theory based finite element analyses. It is confirmed that subindenter deformation and stress-strain distribution from the deformation theory of plasticity are quite dissimilar to those from incremental theory of plasticity. We finally suggest the optimal data acquisition location, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five.