• Tribology and Lubricants
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• 제38권6호
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• pp.235-240
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• 2022

Atomically-thin 2D nanomaterials can be easily deformed and have surface corrugations which can influence the frictional characteristics of the 2D nanomaterials. Chemical vapor deposition (CVD) graphene can be grown in a wafer scale, which is suitable as a large-area surface coating film. The CVD growth involves cooling process to room temperature, and the thermal expansion coefficients mismatch between graphene and the metallic substrate induces a compressive strain in graphene, resulting in the surface corrugations such as wrinkles and atomic ripples. Such corrugations can induce the friction anisotropy of graphene, and therefore, accurate imaging of the surface corrugation is significant for better understanding about the friction anisotropy of CVD graphene. In this work, the combinatorial analysis using friction force microscopy (FFM) and transverse shear microscopy (TSM) was implemented to unveil the friction anisotropy of CVD bi-layer graphene. The periodic friction anisotropy of the wrinkles was measured following a sinusoidal curve depending on the angles between the wrinkles and the scanning tip, and the two domains were observed to have the different friction signals due to the different directions of the atomic ripples, which was confirmed by the high-resolution FFM and TSM imaging. In addition, we revealed that the atomic ripples can be easily suppressed by ironing the surface during AFM scans with an appropriate normal force. This work demonstrates that the friction anisotropy of CVD bilayer graphene is well-correlated with the corrugated structures and the local friction anisotropy induced by the atomic ripples can be controllably removed by simple AFM scans.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.301-303
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• 2008

In order to investigate the influence of anisotropy on formability and also to obtain guidelines for the stamping process design in friction stir welded TWB (tailor welded blank), the aluminum ally 6111-T4 sheet was welded with three different types of combination: RD||RD, TD||RD and TD||TD (Here, RD and TD mean the rolling direction and transverse direction, respectively) and then hemisphere dome stretching and cylindrical cup drawing tests were carried out. In addition, the numerical analysis was performed to confirm the validity of experimental results. For the numerical analysis, the non-quadratic orthotropic yield function, Yld2004-18p was utilized to represent precise anisotropic properties.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.159-159
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• 2013

Atomically thin graphene is the ideal model system for studying nanoscale friction due to its intrinsic two-dimensional anisotropy. Furthermore, modulating its tribological properties could be an important milestone for graphene-based micro and nano-mechanical devices. Here, we report that the tribological properties can be easily altered via simple chemical modifications of the graphene surface. Friction force microscopy measurements show that hydrogenated, fluorinated, and oxidized graphenes exhibit, 2-, 6-, and 7-fold enhanced nanoscale friction on their surfaces, respectively, compared to pristine graphene. The measured nanoscale friction should be associated with the adhesive and elastic properties of the chemically modified graphenes. Density functional theory calculations suggest that, while the adhesive properties of chemically modified graphenes are marginally reduced down to ~30%, the out-of-plane elastic properties are drastically increased up to 800%. Based on these findings, we propose that nanoscale friction on graphene surfaces is characteristically different from that on conventional solid surfaces; stiffer graphene exhibits higher friction, whereas a stiffer three-dimensional solid generally exhibits lower friction. The unusual friction mechanics of graphene is attributed to the intrinsic mechanical anisotropy of graphene, which is inherently stiff in plane, but remarkably flexible out of plane. The out-of-plane flexibility can be modulated up to an order of magnitude by chemical treatmentof the graphene surface. The correlation between the measured nanoscale friction and the calculated out-of-plane flexibility suggests that the frictional energy in graphene is mainly dissipated through the out-of-plane vibrations, or the flexural phonons of graphene.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1142-1147
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• 2003

The formability of sheet metal appears better in incremental forming than in conventional forming. in this study, the effect of process parameters - tool type, tool size, feed rate, friction at the interface between tool and sheet, plane-anisotropy of sheet - on the formability was investigated by experiments and FEM analyses. it was found that the formability is improved when a ball tool of a particular size is used with a small feed rate and a little friction. Due to the plane anisotropy, the formability differs according to the direction of the tool movement. in this paper, details of the experimental procedures and the results obtained from the study are discussed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.29-38
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• 2022

마찰 방향에 따른 전단 저항의 이방성을 지반 구조물에서 선택적으로 이용할 수가 있다. 예를 들어서, 축방향으로 하중을 가하는 깊은 기초, 소일 네일링, 타이백 등은 큰 전단 저항이 유발되므로 하중 전달 능력을 증가시키지만, 이와 반대로 말뚝 관입과 흙 시료 채취 등은 최소화된 전단 저항만 유발된다. 기존 연구는 뱀 비늘의 기하학적 형상과 유사한 표면 돌출부를 갖는 플레이트와 흙 경계면에서 유발되는 전단 저항 변화를 확인하였다. 본 논문에서는 표면 돌출부의 형상에 따른 경계면 마찰각의 변화를 정량적으로 평가하였다. 수정된 직접 전단 시험기를 이용하여 상대 밀도가 40%로 조성된 모래 시료에 대해 9개의 플레이트, 2개의 전단 방향(전단 시 돌출부 높이가 증가와 감소하는 방향), 그리고 3개의 초기 수직 응력(100kPa, 200kPa, 300kPa) 조건으로 총 51가지 경우를 실험 하였다. 실험 결과, 전단 응력은 돌출부 높이가 높을수록, 돌출부 길이가 짧을수록, 돌출부 높이가 증가하는 전단 방향에서 크게 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.5-18
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• 1997

공중투하법으로 만든 등방압밀 모래공시체를 평면변형률 압축시험을 실시하여 강도.변형특성의 이방성을 연구하였다. 세계 각국의 주요 연구기관에서 사용되고 있는 7종류의 연구용 표준시공시체를 최대주응력방향(e,)의 변형률과 최소주응력방향(e3)의 변형률을 각각 $10^{-60}에서\; 10^{-2}$ 까지 상세히 측정하였다. 그 결과,실험한 모든 모래에 대하여 변형률 0. 001%이하까지의 변형률에 있어서는 최대주응력이 퇴적면과 이루는 각도 5에 관계없이 탄성적.등방적인 거동을 나타내었다. 그러나, 변형률이 증가하여 탄성한계를 넘어면 점차퍽으로 이방적인 성질을 띄게 되고 마침내 피크에 도달하면 최대내부마찰각 $\phi_{max}은 \delta가\; 90^{\circ}에서 0^{\circ}$로 감소함에 따라 감소하고 그 최소치와 최대치의 비는 0.82-0.90 사이에 있었다. 또, $\phi_{max}$값의 최소치는 모래의 종류에 따라 $ \delta=0^{\circ}-30^{\circ}$ 사이에 있었다. 그러나, 잔류상태에 도달하면 모래는 다시 등방적인 거동을 하여 $\pji는\delta$에 크게 의존하지 않고 거의 일정한 값을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.129.1-129.1
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• 2013

Atomically-thin graphene is the ideal model system for studying nanoscale friction due to its intrinsic two-dimensional anisotropy. Here, we report the reduced nanoscale friction of epitaxial graphene on SiC, investigated with conductive-probe atomic force microscopy/friction force microscopy in ultra-high vacuum. The measured friction on a buffer layer was found to be 1/8 of that on a monolayer of epitaxial graphene. Conductive probe atomic force microscopy revealed a lower conductance on the buffer layer, compared to monolayer graphene. We associate this difference in friction with the difference in total lateral stiffness. Because bending stiffness is associated with flexural phonons in two-dimensional systems, nanoscale frictional energy should primarily dissipate through damping with the softest phonons. We investigated the influence of hydrogen intercalation on the nanoscale friction. We found that the friction decreased significantly after hydrogen intercalation, which is related to loose contact between the graphene and the substrate that results in a lower bending stiffness.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권1호
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• pp.41-50
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• 1995

자연상태의 점성토는 Ko상태로 존재하며 하중재하시 주웅력방향에 따라 다르게 거동하는 이방적 특성을 갖는다. 그러나 실험실에서 점성토의 강도특성을 파악하기 위하여 실시하고 있는 실험은 실용성과 간편성 때문에 등방압밀 삼축시험이 보편적으로 사용되고 있다. 이 연구에서는 정규압밀점성토의 이방적 특성과 압밀방법에 따른 전단특성을 고찰하기 위하여 토괴의 형태로 채취한 불교란 점성토를 등방압밀 또는 Ko압밀시켜 정규압밀상태에 도달하게 한 후 비배수삼축압축과 신장시험을 실시하였다. 시험결과 주응력방향에 따른 강도의 이방성을 작인하였다. 등방압 밀은 압밀시 시료에 가해지는 Ko상태보다 높은 평균주응력과 흙의 이방적 구조의 파괴때문에 비 배수강도를 과대평가하며 이방성이 감소하고 응력-변형률과 발생 과잉간극수압이 영향을 받음을 알 수 있었으며, 과압밀점성토의 경우 과압밀비를 감소시킨다. 또한 내부마찰각은 신장시험이 압축시험보다 큰 값을 나타내지만 파괴시의 응력상태를 이용하여 회귀분석한 결과에 따르면 신장시 점착력과 함께 나타나는 내부마찰각은 압축시험과 거의 같은 값을 가짐을 알 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.25-28
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• 2004

A fracture was generated by change of clearance and deterioration of material properties on the sheet metal through temperature. This paper describes the results of a prediction about the temperature of the sheet metal during continuous stamping process, because the temperature increase of the sheet metal has a detrimental effect on formability. To analyze the temperature increase of the sheet metal during continuous stamping process, tensile and friction tests were performed from room temperature to 300$^{\circ}C$ at warm condition in this study. As temperature increase, tensile strength, elongation, strain hardening exponent and anisotropy coefficient for each specimens were decreased. On the other hand, friction coefficients were increased. From the FE-simulation results, temperature upward tendency was identified on dies and sheet metal. These observations are rationalized on the basis of the material properties, friction coefficient vs. temperature relationship for the sheet.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권4호
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• pp.99-110
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• 1995

본 연구에서는 정규압밀 건조 모래 지반내의 연직 강체 지반앵커에 대한 모형 인발실험을 실시해서 앵커 표면의 마찰각을 실측했다. 마찰각은 앵커 표면의 깊이 방향으로 설치된 다수의 2 방향 로드셀을 사용해서 측정된 수직응력, 전단응력으로 구했다. 실험은 평면변형률 앵커와 축대칭 앵커에 대해서 실시했는데 실험 분석 결과, 앵커표면의 최대마찰각은 평면변형률 압축시험에 의한 무신축방향의 면상의 응력경각의 최대치와 거의 일치한다는 것을 알았다. 이 결론은 모래의 강도 이방성과 구속압 의존성 등을 고려하여 얻은 것으로 앵커 표면 마찰각에 모래의 전단저항각을 적용해서 설계하면 위험측이 된다는 것도 알 수 있다.