In this study, the variation of surface roughness was tested in surface grinding for the three working materials SM45C, heat-treated SM45C, and gray cat iron. IT was performed for the various grinding wheels with two grain size #60, #100, and three grade I, O, R and various grinding depths and feeds, The fractural grinding depths which were obtained when the grinding wheels were destructed in surface grinding works, were examined and compared with the calculated value sug-gested in this study, The results showed that the surface roughness was decreased by decreasing grinding depth, and feed, and increasing grain size and grades. The fracture grinding depths were increased by increasing grain size, grade and feed.
본 연구에서는 화강암 시편을 대상으로 파쇄 유체의 점성과 주입 속도를 변화시키며 실내 수압 파쇄 실험을 수행하였고, 3D X-ray CT 촬영을 통해 파쇄 후 시편 내부를 관찰하였다. 이미지 처리에 탁월한 성능을 보이는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기반 Nested U-Net 모델 구조를 활용하여 CT 이미지 내 수압 파쇄 균열 추출을 수행하였고, 복잡한 형상의 미세균열을 정교하게 추출할 수 있었다. CNN 기반 모델로 추출된 균열을 3차원으로 재구성하여 균열의 부피, 두께, 굴곡도, 균열면 거칠기를 분석하였다. 그 결과 파쇄 유체의 점성이 클수록 균열 부피와 두께가 증가하였고, 굴곡도와 균열면의 거칠기가 감소하는 경향을 보였다. 또한 균열면의 굴곡도와 거칠기 이방성이 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구는, CNN 기반의 균열 추출 모델을 활용해 전통적인 이미지 처리 방법보다 정교한 균열 추출을 수행하고, 이를 기반으로 수압 파쇄 균열의 정량 분석을 성공적으로 수행하였다.
The ultrasonic polishing machine was developed to get super finishing that consist of machine part that can rotate and travel the main shaft with power 1.5kW, ultrasonic generator with frequency 20kHz. By using this machine we were investigated the characteristics of ultrasonic polishing for three different ceramics, and so could be obtained following results. First, we could be obtained the excellent surface for hard-ta-difficult cutting materials. Second, the effect of surface roughness for the feed rate could be shown that the more the feed rate Increases, the more the value of surface roughness increases. Third, owing to the characteristics being progressed brittle fracture in $Al_2O_3$ polishing with this machine, the value of surface roughness is larger than other ceramics. Forth, because the ultrasonic polishing can be smoother than the existing grinding in discharging the chips, it could be possible to improve the surface roughness about up to 15%.
This paper presents the numerical study to examine characteristics of fluid flow and solute transport in a rough fracture subject to effective normal stresses. The aperture distribution is generated by using the self-affine fractal model. In order to represent a nonlinear relationship between the supported normal stress and the fracture aperture, we combine a simple mechanical model with the local flow model. The solute transport is simulated using the random walk particle following algorithm. Results of numerical simulations show that the flow is significantly affected by the geometry of aperture distribution varying with the effective normal stress level while it is slightly affected by the fractal dimension that determines the degree of the fracture surface roughness. However, solute transport is influenced by the effective normal stress as well as the fracture surface roughness.
암석 내 균열을 따른 수리전도도는 균열의 기하학적 요소, 즉 방향, 간극, 거칠기 그리고 상호 연결도에 주로 좌우된다. 따라서, 균열 내 투수계수를 정확하게 계산하기 위해서는 이와 같은 기하 요소들을 최대한 계산모델에 반영할 필요가 있다. 이 연구에서는 균열 기하양상을 최대한 정확히 반영한 균열모델에서 기존 수치해석과는 다른 새로운 방법인 균질화 해석법(homogenization analysis method)을 이용하여 균열을 따른 투수계수를 구하기 위해 수치해석을 수행하였다. 먼저, 공초점 레이저 스캔 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope)을 이용하여 암석시료의 균열 조도와 균열에 가한 수직압축력의 변화에 따른 간극 변화량을 직접 측정하고, 이와 같이 획득한 자료는 균열모델 재현을 위한 입력자료로 사용되었다. 재현된 균열모델을 토대로 한 균질화 해석법은 미시규모(microscale) 매질특성과 거시규모(macroscale) 매질특성을 동시에 고려하여 투수계수를 계산할 수 있는 것이다. 즉, 균질화 해석법은 주기적 미세구조(microstructure)를 갖는 미소 불균질 물질의 거동특성을 구명하기 위해 개발된 새로운 형태의 섭동(perturbation) 이론이다. 이는 균질한 미시규모에서 미시 투수특성을 계산한 후, 거시규모에서의 균질화 투수계수를 계산하게 된다. 그러므로, 이 방법은 균열 기하양상의 국부적 영향을 고려한 투수특성을 정확히 해석할 수 있다. 균질화법을 이용한 투수계수 산정결과를 기존 연구에서 제안한 경험식과 비교하여 그 타당성을 검증하기 위해 전술한 2차원 균열모델을 이용한 투수계수 계산을 수행하였다. 균열모델은 거칠기(roughness)를 반영하고 동일한 간극을 할당한 평행판 모델을 가정하였다. 계산결과에 의하면, 균질화 해석법에 의해 계산한 C-투수계수는 실내투수시험에 의해 구한 투수계수와 같은 범위의 값을 가지거나 $10^1$ 정도의 차이를 보여, 그 계산결과는 타당하다고 볼 수 있다. 그러나, 균질화 해석법은 국부적으로 불균질한 균열 기하양상과 물질특성이 미시규모와 거시규모에서 모두 고려되므로, 이들 특성을 정확히 알고 있을 경우 기존에 제안된 경험식들에 의한 계산결과 보다 균질화 해석법의 결과가 훨씬 정확함을 주목하여야 한다.
This paper has studied to obtain the grinding characteristics and optimal grinding renditions of ceramic materials in the grinding with diamond wheel by the experimental plan method. The load on wheel by varying the feed rate was related with the surface roughness due to the minute destruction phenomenon of grains for the Si$_3$${N^4} and Zr{O_2}$. The depth of cut is related with the surface roughness because the grinding is carried out by grain shedding process due to the brittle fracture phenomenon for the ${Al_2}{O_3}$. The major factors affecting the surface roughness and the optimum grinding conditions were obtained with minimum experiments using the experimental plan method.
Turbine blade has trouble of cracking at root region. Fracture surface of blade root is surveyed by SEM and AFM to clear relation between fracture mechanical parameter and surface parameter (striation width and surface roughness). Service stress is predicted by maximum height roughness $R_{max}$, on fractured surface and stress analysis on turbine blade. It is to thought that turbine blade is fractured by abnormal condition such as incorrect fittings between pin and pin hole but isn't fractured by normal service conditions such as steam pressure, centrifugal force and torsional force.
Turbine blade is subject to force of three types ; the torsional force by torsional mount, the centrifugal force by the rotation of rotor and the cyclic bending force by steam pressure. The cyclic bending force was a main factor on fatigue strength. SEM fractography in root of turbine blade showed micro-clack width was not dependent on stress intensity factor range. Especially, fatigue did not exist on SEM photograph in root of turbine blade. To clear out the fracture mechanism of turbine blade, nanofractography was needed on 3-dimensional crack initiation and crack growth with high magnification. Fatigue striation partially existed on AFM photograph in root of turbine blade. Therefore, to find a fracture mechanism of the torsion-mounted blade in nuclear power plant, the relation between stress intensity factor range and surface roughness measured by AFM was estimated, and then the load amplitude ΔP applied to turbine blade was predicted exactly by root mean square roughness.
End milling is available for machining the variable shape of products and has brrn widely applied in many Manufacturing industries. The surface finish of machined parts determines quality and functionality of products. Surface roughness causes friction,noise,fracture, glossiness and seizure, so many research had been performed to precisely. In particular an experimental analysis was carried out to investigate the influence ofsurface roughness on the fractal dimension. This parameter was assumed to contain not only information of roughness but also extra meaning. Experiments which were performed under various cutting conditions to compare fractal dimension with surface roughness R /sab a/ show fractal dimension to be useful parameter for determining of roughness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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