Generally, fracture of a material is influenced by plastic zone size developed near the crack tip. Hence, according to the relative size of plastic zone in the material, the mechanics as a tool for analyzing the fracture process are classified into three kinds, that is, Linear Elastic Fracture Mechanics, Elastic Plastic Fracture Mechanics, Large Deformation Fracture Mechanics. Even though the plastic zone size is such an important parameter, the practical measurement techniques are very limited and the one for in-situ measurement is not virtually available. Therefore, elastic-plastic FEA has been performed to estimate the plastic zone size. In this study, it is noticed that side necking at the surface is a consequence of plastic deformation and lateral contraction and the relation between the plastic zone and side necking is investigated. FEA for modified boundary layer models with finite thickness, various mode mixities $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$ and strain hardening exponent n=3, 10 are performed. The results are presented and the implication regarding to application to experiment is discussed.
In this paper, the effect of the crack growth length on the plastic zone size at the crack tip and the crack growth lives of the DENT specimen under constant amplitude cyclic loading were studied. The plastic zone size was calculated by nonlinear static method in commercial finite element analysis program, MSC/NASTRAN and the crack growth lives were also calculated by using compliance function considering geometric shape in MSC/FATIGUE. The calculated plastic zone size increased proportional to the crack length. And comparison of calculated plastic zone size and crack growth lives with the experimental results shows a good agreement.
현재 상용화되고 있는 단결정 실리콘 태양전지는 알루미늄 페이스트를 이용하여 후면의 전 영역에 전계를 형성한다. 최근에는 고효율을 얻기 위하여 후면에 패시베이션 효과와 장파장에 대한 반사도를 증가 시키는 SiNx막을 증착 후, 국부적으로 전계를 형성하는 국부 후면 전극(Local back surface field)기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 전면만 텍스쳐 된 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)를 이용하여 전,후면에 SiNx를 증착 하였고 후면의 국부적인 전극 패턴 형성을 위하여 SiNx 식각용 페이스트를 사용한 스크린 프린팅 기술을 이용하였다. 스크린 프린팅을 이용하여 패턴이 형성된 후면에 알루미늄을 인쇄 한 후 Rapid Thermal Process(RTP)를 이용하여 소성 공정 조건을 변화시켰다. 소성 조건 동안 형성되는 후면 전계층은 peak 온도와 승온속도, 냉각 속도에 따라 형상이나 특성이 변화하기 때문에 소성 조건을 변화시키며 국부적 후면 전계 형성의 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 패이스트를 이용하여 SiNx를 식각 후 광학 현미경(Optical Microscopy)을 사용하여 SiNx의 식각 유무를 살펴보았고, RTP로 형성된 국부 전계층의 형성 두께, 주변 부분의 형상을 살피기 위해 도핑 영역을 혼합수용액으로 식각하여 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 관찰 하였다. 또한 후면의 특성을 살펴보기 위해 분광 광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)를 사용하여 후면 SiNx층의 유무에 따른 반사도를 비교, 측정 하였다.
선상가열에 의한 판 변형 예측은 고유변형도법에 의해 효율적으로 예측할 수 있다. 종래의 용접에서의 고유변형도 결정 방법은 용접 실험을 통하여 온도분포와 강의 상변태 영역(Ac3)을 시편을 절단하여 계측하고 이를 고유변형도 영역으로 간주하는 것이었다. 선상가열의 현상은 용접과 유사하므로, 용접과 같은 조건 하에서 얻어진 결과를 그대로 선상가열 해석에 이용하여 왔으나 이 결과는 가열 패턴이나 판 두께에 제한을 가지고 있다. 또한 현장에서는 선상가열 후 수냉 처리하는데 그 과정에서 강이 원래의 상으로 돌아가지 않고 마르텐사이트가 되면서 전단 소성 변화를 일으킨다는 점에 착안하여, 본 연구에서는 종래에 시편의 온도계측과 상변태 영역을 직접 계측하는 파괴검사법을 FEM을 이용한 이론해석으로 대체하였다. 즉 임의의 적절한 열속 모델에 대한 온도 분포를 얻고, 조직변화에 따라 추가적으로 발생하는 소성 영역을 고려하기 위하여 공석 온도 영역까지 포함시켜 온도계측과 파괴실험 없이 순수한 이론만으로 고유변형도 영역을 결정하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법으로 결정한 영역을 이용하여 판의 변형을 예측하고 실험 결과와 비교하여 잘 일치함으로써 본 논문에서 제안한 방법의 유효성을 입증하였다.
본 연구에서는 열적-기계적 주기하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드에 대해서 열응력 해석방법과 열피로수명 예측과정을 제시하였다. 즉, 파손현상이 복잡한 배기시스템의 효율적인 유한요소 모델링 방법과 온도 의존성 재료의 시험결과를 이용한 해석 데이터 구성, 그리고 열사이클 하중에 대한 열응력 및 파손 예측방법을 디젤엔진의 배기매니폴드에 대해서 나타내었다. 일반적으로 배기매니폴드의 파손 취약부에서는 고온영역에서 큰 압축소성변형이 발생하고 냉각시에는 인장의 잔류응력이 나타난다. 따라서 이같은 응력과 변형률의 이력곡선으로부터 소성변형의 진폭 또는 소성에너지의 크기를 얻을 수 있으며 이를 통해서 피로수명을 예측할 수 있다.
질화규소-질화붕소 복합재료의 접촉하중에 의한 손상거동을 질화붕소 첨가량의 함수로 고찰하였다. Indentation응력-변형율 곡선은 선형성을 벗어나 소성 특성을 갖는 재료임이 밝혀졌으며, 재료 표면으로 부터의 ring이나 cone형상의 균열 대신 표면하부에 전단응력에 의한 마이크로 크기의 준소성 변형 영역이 넓게 형성되어 손상저항성이 높은 재료로의 활용이 기대되었다. 이 때 마이크로 파괴와 연관된 shear faults가 이 재료의 소성을 갖도록 하는데 중요한 역할을 하였다. 질화붕소의 첨가량이 증가함에 따라 질화규소-질화붕소 재료는 보다 soft해지고 준소성의 특성을 나타내었다.
지하공간에 대한 설계 및 시공시에는 필연적으로 많온 불확정성이 내포되어 있다. 가장 중요 한 요소로는 설계단계 에서 입력 값으로 사용하는 지반계수이며, 이의 정 확한 산정 에는 많은 어려 움이 따른다. 특히, 지하공동의 굴착으로 인해 소성영역이 발생하게 되면, 지반거동은 항복규준 을 결정짓는 강도정수에 민감한 반응을 나타내므로 탄성해석법에만 근거한 역 해석기법의 적용 으로는 신뢰성 있는 지반계수를 추정할 수 없게 된다. 본 논문에서는 지하공간의 설계와 시공의 유기적인 결합으로 터널의 소성상태까지 고려할 수 있는 최적의 지반계수를 산정하기 위하여, 초기예측치와 계측치로부터 예측된 값을 합리적으로 조합할 수 있는 확장 Bayesian방법(Extended Bayesian Method:EBM)을 적용하였다. 지반 조합 거동 예측은 Mohr-Coulomb 항복규준에 근거한 탄.소성 유한요소해석법을 사용하였다. 개발된 피드백 시스템의 효용성을 검증하기 위하여 소성 거동을 나타내는 단면에 대해 예제해석을 수행하였다.
재조합 소성장호르몬을 트립신, S.aureus V8 단백질가수분해효소, CNBr, 그리고 산 가수분해법을 이용하여 단백질 일차구조 분석을 실시하였다. N-말단 분석은 30 잔기까지를 수행하였는데, 대장균 내에서 발현된 소성장호르몬은 E. coli 내 에 존재 하는 methionyl-aminopeptidase에 의해 해독개시인자로 넣어준 N-말단의 Met이 모두 제거된 형태로 나타났으며 아미노산 조성분석 결과 연역된 조성과 유사하게 나타났다. 효소와 화학물질로 절단한 소성장호르몬 조각들을 HPLC로 분리한 후 단백질 서열분석기를 이용하여 아미노산 서열을 분석하였다. 대장균에서 발현된 소성장호르몬은 191개의 아미노산으로 구성된 21,802 Da의 분자량을 갖고 있는 단백질로 나타났다. 여기에서 을 갖고 있는 단백질로 나타났다. 여기에서 얻은 아미노산 서열을 바탕으로 hydropathy plot을 한 결과 N-말단에서는 소수성이 그리고 C-말단에서는 친수성 영역이 나타났다.
In this paper, the plastic zone size ahead of the crack tip of DENT specimen and the crack growth length under cyclic loading were measured by ESPI system. These results of the plastic zone size measured by ESPI system were compared with the plastic zone size proposed by Irwin. The results of tile crack growth length measured by it were also compared with them measured by the image analysis system. It is confirmed that it is possible to measure the plastic zone and crack growth length.
The magnitude of the plastic zone around the crack tip of DENT(Double Edge Notched Tension) specimen and the crack growth length under cyclic loading were measured by ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) system. The measured magnitude of plastic zone was compared with the equations proposed by Irwin and calculated by a nonlinear static method of MSC/NASTRAN. The measured crack growth length by ESPI system was also compared with the obtained data by the image analysis system. From the study, it is confirmed that the plastic zone and crack growth length can be measured accurately with the high-tech equipment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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