• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.361-374
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• 2016

이 연구는 대표적인 면진장치인 납고무베어링(LRB)의 유한요소모델의 신뢰성을 향상시키기 위하여 주재료인 고무의 재료특성에 대하여 연구하였다. 고무는 일반적인 탄성재료와는 달리 대변형, 비선형특성을 가지는 초탄성 재료이다. 본 연구에서는 고무를 초탄성 재료로 가정하고 그의 재료특성을 변형률에너지함수로 표현하여 LRB의 유한요소모델을 개발하였다. 연구를 위하여 여러 변형률에너지함수 중 몇 가지를 선별하고 이를 이용하여 고무의 재료특성을 예측하였다. 변형률에너지함수를 이용하여 결정된 고무의 재료특성과 표준적인 납의 재료특성을 이용하여 LRB의 유한요소모델을 개발하고, 수평방향과 수직방향의 힘-변위 관계를 해석하였다. LRB의 유한요소모델을 통하여 해석으로 예측한 수평과 수직방향 강성을 실험결과와 비교함으로써 개발된 유한요소모델의 적합성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.273-278
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• 2019

본 논문에서는 압입시험을 통해서 초탄성 재료 물성치를 평가하는 간단한 방법을 제시하였다. 초탄성 재료 모델 중, 3개의 물성치($C_{10}$, $C_{20}$, $C_{30}$)를 가지는 Yeoh 모델을 선택하여 주연신률로 표현되는 변형률 에너지 밀도를 적용하였다. Yeoh 물성치를 변화시키며, 구형 압입시험 유한요소해석을 수행하여 압입자 반력-변위 곡선을 획득하였다. 압입자 반력-변위 곡선을 3차 다항식으로 근사하였고, 이 다항식을 물성치($C_{10}$, $C_{20}$, $C_{30}$)의 3차 곱으로 근사된 3차 다항식으로 표현하였다. 압입자 반력-변위곡선 근사를 위해 회귀분석을 진행하여 수식들의 계수를 결정하였으며, 이 회귀식을 이용하여 초탄성 재료의 물성치를 평가하였다. 초탄성 재료 물성치 평가를 수행하고 오차를 비교하여 유효성을 보여 주었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.493-501
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• 2015

초탄성 형상기억합금은 상온에서 소성 범위를 초월하여 상당량의 변위를 가하더라도 하중을 제거 후에 별도의 열처리를 가하지 않더라도 원상태로 복원이 가능한 특수한 금속이다. 자동치유가 가능한 형상기억합금의 특유한 재료적인 성질로 인하여 구조물에서 변위가 집중되는 부분에 기존에 주로 사용되는 강재를 대체하여 이러한 특수 합금 재료가 널리 활용되기 시작하였다. 하지만 형상기억합금을 활용한 구조물의 기본적인 설계와 성능 검증을 하기 위해 고등적인 구조해석에 필요한 재료적인 모델의 개발과 연구의 노력이 부족하기 때문에 본 재료를 현장에서 적용하기에는 여전히 많은 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 초탄성 형상기억합금의 거동을 수치해석적인 방법으로 재현이 가능한 구성적인 재료 모델의 소개와 프로그램 코딩에 대하여 다루고자 한다. 또한 본 연구에서 제시된 재료 모델의 타당성을 입증하기 위하여 수치해석적으로 재현된 물리적인 거동을 실험에서 얻어진 데이터에 비교 및 보정 작업도 수행하였다. 아울러 이러한 재료 모델로 구현된 초탄성 형상기억합금의 물리적인 물성치를 구조 해석에 적용하고 정확성을 검증하여 현장 적용의 타당성을 입증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.495-507
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• 2023

지속해서 논의 중인 한일 해저터널 건설과 관련해 단층대에서 일어날 것으로 예상되는 대규모 지반 변위에 따른 터널의 변형에 대한 연구가 필요하다. 이 연구는 고무 재료 기반 면진라이닝에 관한 수치해석 결과를 제시한다. 변형 구배를 산정하기 위해 사용자정의 서브루틴을 이용했다. 또한 극 분해를 통해 데이터를 분석하였으며, 주 신축 방향으로 정렬된 여러 평면 좌표계를 이용해 데이터를 도시하여 재료 변형에 대한 심층적인 이해를 얻을 수 있었다. 터널 기술자는 초탄성 재료의 변형 관련 연구에 이 연구를 참고할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권10호
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• pp.24-31
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• 2006

본 논문에서는 유연수지 복합재료에 대하여 기하학적 비선형해석을 수행하였다. 실제 랜덤한 섬유배열을 사각배열과 육각배열로 가정하고 각각에 대해 단위구조를 정의하였다. 다양한 하중상태를 수치적으로 모사하여 단위구조해석을 통해 전체 구조물의 응력-변형률 선도를 예측하였고 이로부터 등가물성치를 계산하였다. 해석시 유연수지의 초탄성 성질을 정의하기 위해 Mooney-Rivlin모델을 사용하였다. 계산결과, 유연수지 복합재료 구조물은 변형률 증가에 따라 비선형의 응력-변형률 관계를 보였다. 비선형성은 횡방향 하중 상태에서 더욱 두드러지게 나타났으며, 이 경우 복합재 단면의 섬유배열 형태에 따라 상당한 차이를 보여주었다.