• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.48.1-48.1
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• 2009

Ti합금은 생체적합성이 우수하여 생체재료로 널리 사용되어 왔으며, 특히 Nitinol로 알려진 Ti-Ni합금은 형상기억특성 및 초탄성특성을 지녀 치열교정용 와이어나 혈관확장용 스텐트 등으로 사용되어 왔다. 최근 Ni과 같은 세포독성 합금원소의 용출가능성이 문제가 되어 Ni을 함유하지 않는 Ti합금이 주목받고 있다. 본 연구에서는 Ti-Nb-Ge 합금의 집합조직과 초탄성 및 기계적 특성의 관계를 고찰함으로써, 사용목적이나 요구특성에 부합되는 가공열처리방법을 도출하고자 하였다. 비소모전극식 진공아크용해장치를 이용하여 Ti-Nb-Ge 합금 버튼을 만들고, 이를 $1000^{\circ}C$에서 30분간 유지 후 얼음물에 급랭처리하였다. 이후 집합조직 제어를 위해 등속압연 및 이속압연의 두가지 방법으로 냉간압연한 후, $850^{\circ}C$에서 30분~2시간까지 열처리하였다. 광학현미경과 투과전자현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하고, X-선 회절분석법을 이용하여 집합조직을 분석하였다. 또한 순환식 인장시험을 통해 시편의 초탄성 특성 및 기계적 성질을 평가하였다. 등속압연재는 {001}<110>에서 {111}<110>에 이르는 $\alpha$-fiber가 발달하는 한편, 이속압연재는 {001} 및 {111}가 발달하는 것으로 나타났다. 또한 압연방향으로 <110>이 평행한 집합조직이 발달할수록 초탄성 특성이 높게 나타났다. 이는 응력유기 마르텐사이트 변태 시 $\beta$의 <110>방향이 $\alpha$" <010>방향으로 변할 때 길이가 증가하므로, 시편에 인장방향으로 <110>이 평행한 집합조직이 발달할수록 응력유기 마르텐사이트 변태가 용이해지기 때문인 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.102.1-102.1
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• 2012

Ti 및 Ti 합금은 치과 및 정형외과 등의 분야에서 생체재료로써 다양한 용도로 적용되고 있으며, 보다 안전하고 우수한 특성의 Ti 합금 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 Ti-Nb-Ge 합금의 초탄성 특성에 미치는 집합조직의 영향에 대해 조사하였다. 집합조직 제어를 위해 등속 및 이주속 압연을 적용한 후 $850^{\circ}C$에서 30분~2시간까지 어닐링하였다. 광학현미경과 SEM-EBSD를 이용하여 미세조직 및 집합조직을 분석하고, 순환식 인장시험을 통해 시편의 초탄성 특성을 평가하였다. 등속압연 후 어닐링한 시료의 경우 alpha-fiber 집합조직이 발달하는 한편, 이속압연 후 어닐링한 시료는 {113}// 및 {331}의 집합조직이 발달하는 것으로 나타났다. 마르텐사이트 변태에 의한 변형회복능과 집합조직 성분별 강도의 관계를 비교한 결과, alpha-fiber 집합조직이 발달할수록 변형회복능이 증가하는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.36 no.3
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• pp.361-374
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• 2016

The material property of the rubber has been studied in order to improve the reliability of the finite element model of a lead rubber bearing (LRB) which is a typical base isolator. Rubber exhibits elastic behaviour even within the large strain range, unlike the general structural material, and has a hyper-elastic characteristics that shows non-linear relationship between load and deformation. This study represents the mechanical characteristics of the rubber by strain energy function in order to develop a finite element (FE) model of LRB. For the study, several strain energy functions were selected and mechanical properties of the rubber were estimated with the energy functions. A finite element model of LRB has been developed by using material properties of rubber and lead which were identified by stress tests. This study estimated the horizontal and vertical force-displacement relationship with the FE model. The adequacy of the FE model was validated by comparing the analytical results with the experimental data.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.32 no.5
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• pp.273-278
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• 2019

In this study, a new simple method for the estimation of hyperelastic material properties by indentation tests is proposed. Among hyperelastic material models, the Yeoh model with three material properties ($C_{10}$, $C_{20}$, $C_{30}$) is adopted to describe the strain energy density in terms of strain invariants. Finite element simulations of the spherical indentation of hyperelastic materials of the Yeoh model with different material properties are performed to establish a database of indentation force-displacement curves. The indentation force-displacement curves are fitted by cubic polynomials, which are approximated as a product of third-order polynomials of ($C_{10}$, $C_{20}$, $C_{30}$). A regression analysis is conducted to determine the coefficients of the equations for the indentation force-displacement curve approximations. A regression equation is used to estimate the hyperelastic material properties. The present method is verified by comparing the estimated material properties with true values.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.7-7
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• 2010

형상기억합금은 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문에 학문적으로 공업적으로 큰 흥미를 끌어왔다. 형상 기억효과는 Au-Cd 합금과 Cu-Zn 합금에서 최초로 발견되었지만 당시에는 크게 주목을 받지 못하였다. 그 후 1962년 Ti-Ni 합금에서 형상기억효과가 발견된 이래로 크게 주목을 받게 되었고, 곧바로 상용화를 위한 노력이 이어져 리벳, 열엔진, 커플링, 회로차단기 등에 적용이 시도되었다. 현재까지 약 300여종에 이르는 형상기억합금이 개발되어 있지만 형상기억효과의 안정성, 우수성, 내식성, 가공성, 내피로성, 내마모성이 우수한 Ti-Ni 합금이 가장 실용화에 적합한 합금으로 인식되고 있다. Ti-Ni합금은 1960년대에 개발되었지만 의료분야에 적용되기 시작한 것은 1980년대이고, 그 후 미국의 FDA가 Ti-Ni 합금으로 제조된 몇몇 3급(Class III) 임플란트를 인증하면서 시장규모도 폭발적으로 증가하고 있다. 일본의 경우 1980년대 초부터 Ti-Ni 합금을 치과용 임플란트로써 사용하여 왔, 독일, 중국, 러시아도 1980년대부터 임상에 적용해 왔다. 우리나라는 2004년 식약청(식품의약안정청)으로부터 제조 및 판매가 허가되어 현재 실제 임상에 적용되고 있다. 이와 같이 Ti-Ni 합금이 의료용 금속재료로서 널리 쓰이게 된 가장 근본적인 이유는 말할 나위 없이 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문이다. 본 강연에서는 Ti-Ni 합금을 의료용 금속재료의 입장에서 재조명해보고, 본 합금이 의료용 금속재료로서 어떠한 장점이 있으며, 그러한 장점을 의료분야에서 어떻게 응용하고 있는가에 대해 소개하고자 한다. 또한 의료용 Ti-Ni 합금에서 향후 개선되어야 할 요소에 대해서도 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1995.10a
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• pp.732-735
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• 1995

A meshless method which is the new computational method being developed recently, is applied to the simulation of large deformation problems. Among the many types of meshless methods, the Reproducing Kernel particle method (RKPM) is used and the nearly incompressible hyperelastic materials are employed in simulations. The meshless methods can avoid metsh distortions and mesh entanglements that may frequently happen when the mesh-based methods like finite element method are used for the simulations of largely deformed materials. A general features of meshless methods are reviewed and the formulation of RKPM is presented. Next, the performance of explicit RKPM is demonstrated by examples.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1995.10a
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• pp.736-739
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• 1995

The meshless adaptive method based on multiple scale analysis is developed to simulate large deformation problems. In the procedure, new particles are simply added to the orginal particle distribution because meshless methods do not require mesh structures in the formulations. The high scale component of the approximated solution detects the localized region where a refinement is needed. The high scale component of the second invariant od Green-Lagrangian strain tensor is suggested as the new high gradient detector for adaptive procedures. The feasibility of the proposed theory is demonstrated by a numerical experiment for the large deformation of hyperelastic materials.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.27 no.6
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• pp.493-501
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• 2015

Superelastic shape memory alloys (SMAs) are metallic materials that can automatically recover to their original condition without heat treatment only after the removal of the applied load. These smart materials have been wildly applied instead of steel materials to the place where large deformation is likely to concentrate. In spite of many advantages, superelastic SMA materials have been limited to use in the construction filed because there is lack of effort and research involved with the development of the material model, which is required to reproduce the behavior of superelastic SMA materials. Therefore, constitutive material models as well as algorithm codes are mainly treated in this study for the purpose of simulating their hysteretic behavior through numerical analyses. The simulated curves are compared and calibrated to the experimental test results with an aim to verify the adequacy of material modeling. Furthermore, structural analyses incorporating the material property of the superelastic SMAs are conducted on simple and cantilever beam models. It can be shown that constitutive material models presented herein are adequate to reliably predict the behavior of superelastic SMA materials under cyclic loadings.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.25 no.6
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• pp.495-507
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• 2023

Considering the continuing discussion about the Korea-Japan undersea tunnel, it is necessary to conduct a scientific investigation into tunnel deformation associated with large ground movements at fault. This paper presents findings obtained from numerical experiments to investigate a seismic lining that adopts rubber-like material. We utilized the user material subroutine to obtain the deformation gradient of the hyperelastic material. Additionally, polar decomposition is used to analyze the results, where the data is displayed on a series of two-dimensional planes using the principal direction, which facilitates a better insight into the deformation. Tunnel engineers could refer to this paper for the procedure to investigate the deformation of hyperelastic material.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.10
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• pp.24-31
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• 2006

In this paper, mechanical behavior of unidirectional composites with flexible matrix was predicted by geometrical non-linear finite element analysis. Two typical idealized unit cells of square and hexagonal fiber arrays were modeled and these were subjected to different loadings. The stress-strain behavior of composites was predicted from which the effective properties were calculated. The hyperelasticity of polyurethane matrix was considered using Mooney-Rivlin model. In result, the stress-strain behavior of flexible composites shows non-linearity, especially it is remarkable under transverse normal and shear loading conditions. In this cases, there are great difference between square and hexagonal fiber array models.