• 제목/요약/키워드: Hole problem

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SPH-FEM 연계기법을 이용한 MDS 발파법의 기폭패턴별 암석파괴 효과 분석 (Analyzing the Effects of the Initiation Sequences of the MDS Blasting Method on Rock Fracturing Using SPH-FEM Coupling Technique)

  • 최병희;김영근;전기찬;오세욱
    • 화약ㆍ발파
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    • 제41권3호
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    • pp.13-25
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    • 2023
  • 종래의 벤치발파 공법은 한 발파의 모든 발파공에 역기폭을 적용하지만 MDS (mixture detonation system) 발파공법에서는 각 발파공의 공간적 또는 시간적 순서에 따라 정기폭과 역기폭을 교대로 적용한다. 공간적 순서에 따라 교대 적용하는 공법을 SMDS (spatial MDS), 시간적 순서에 따르는 공법을 TMDS (temporal MDS)라 부른다. 또 하나의 변종으로서 MMDS (modified MDS)가 있는데, 이 공법은 비산문제가 있는 현장을 위한 특수공법이다. 본 연구에서는 암석파괴 효과의 측면에서 MDS 발파공법을 종래공법과 비교한다. 비교는 LS-DYNA 상에서 2열 벤치발파 모델에 대한 수치적 시뮬레이션으로 이루어진다. 수치모델에서는 SPH-FEM 연계기법을 적용한다. SPH 요소는 발파공 부근의 근거리 영역의 암석에 적용하고, FEM 요소는 그 바깥의 원거리 영역에 적용한다. 암석에 대한 재료모델은 RHT 모델을 사용한다. 실제로 시뮬레이션을 수행한 결과, 벤치고 3.0 m, 저항선 1.6 m의 경우에 SMDS 발파공법이 종래공법에 비해 최대 0.4 m 더 깊은 파괴영역을 보였다. 덧붙여, MMDS 발파공법의 경우, 여타 공법들에 비해 벤치면 전방으로의 암편의 비산속도가 약 2.0 m/s 더 낮게 나타났다.

임플랜트 식립부위 형성시 골조직의 온도변화에 관한 연구 (A STUDY ON THE TEMPERATURE CHANGES OF BONE TISSUES DURING IMPLANT SITE PREPARATION)

  • 김평일;김영수;장경수;김창회
    • 대한치과보철학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.1-17
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    • 2002
  • The purpose of this study is to examine the possibility of thermal injury to bone tissues during an implant site preparation under the same condition as a typical clinical practice of $Br{\aa}nemark$ implant system. All the burs for $Br{\aa}nemark$ implant system were studied except the round bur The experiments involved 880 drilling cases : 50 cases for each of the 5 steps of NP, 5 steps of RP, and 7 steps of WP, all including srew tap, and 30 cases of 2mm twist drill. For precision drilling, a precision handpiece restraining system was developed (Eungyong Machinery Co., Korea). The system kept the drill parallel to the drilling path and allowed horizontal adjustment of the drill with as little as $1{\mu}m$ increment. The thermocouple insertion hole. that is 0.9mm in diameter and 8mm in depth, was prepared 0.2mm away from the tapping bur the last drilling step. The temperatures due to countersink, pilot drill, and other drills were measured at the surface of the bone, at the depths of 4mm and 8mm respectively. Countersink drilling temperature was measured by attaching the tip of a thermocouple at the rim of the countersink. To assure temperature measurement at the desired depths, 'bent-thermocouples' with their tips of 4 and 8mm bent at $120^{\circ}$ were used. The profiles of temperature variation were recorded continuously at one second interval using a thermometer with memory function (Fluke Co. U.S.A.) and 0.7mm thermocouples (Omega Co., U.S.A.). To simulate typical clinical conditions, 35mm square samples of bovine scapular bone were utilized. The samples were approximately 20mm thick with the cortical thickness on the drilling side ranging from 1 to 2mm. A sample was placed in a container of saline solution so that its lower half is submerged into the solution and the upper half exposed to the room air, which averaged $24.9^{\circ}C$. The temperature of the saline solution was maintained at $36.5^{\circ}C$ using an electric heater (J. O Tech Co., Korea). This experimental condition was similar to that of a patient s opened mouth. The study revealed that a 2mm twist drill required greatest attention. As a guide drill, a twist drill is required to bore through a 'virgin bone,' rather than merely enlarging an already drilled hole as is the case with other drills. This typically generates greater amount of heat. Furthermore, one tends to apply a greater pressure to overcome drilling difficulty, thus producing even greater amount heat. 150 experiments were conducted for 2mm twist drill. For 140 cases, drill pressure of 750g was sufficient, and 10 cases required additional 500 or 100g of drilling pressure. In case of the former. 3 of the 140 cases produced the temperature greater than $47^{\circ}C$, the threshold temperature of degeneration of bone tissue (1983. Eriksson et al.) which is also the reference temperature in this study. In each of the 10 cases requiring extra pressure, the temperature exceeded the reference temperature. More significantly, a surge of heat was observed in each of these cases This observations led to addtional 20 drilling experiments on dense bones. For 10 of these cases, the pressure of 1,250g was applied. For the other 10, 1.750g were applied. In each of these cases, it was also observed that the temperature rose abruptly far above the thresh old temperature of $47^{\circ}C$, sometimes even to 70 or $80^{\circ}C$. It was also observed that the increased drilling pressure influenced the shortening of drilling time more than the rise of drilling temperature. This suggests the desirability of clinically reconsidering application of extra pressures to prevent possible injury to bone tissues. An analysis of these two extra pressure groups of 1,250g and 1,750g revealed that the t-statistics for reduced amount of drilling time due to extra pressure and increased peak temperature due to the same were 10.80 and 2.08 respectively suggesting that drilling time was more influenced than temperature. All the subsequent drillings after the drilling with a 2mm twist drill did not produce excessive heat, i.e. the heat generation is at the same or below the body temperature level. Some of screw tap, pilot, and countersink showed negative correlation coefficients between the generated heat and the drilling time. indicating the more the drilling time, the lower the temperature. The study also revealed that the drilling time was increased as a function of frequency of the use of the drill. Under the drilling pressure of 750g, it was revealed that the drilling time for an old twist drill that has already drilled 40 times was 4.5 times longer than a new drill The measurement was taken for the first 10 drillings of a new drill and 10 drillings of an old drill that has already been used for 40 drillings. 'Test Statistics' of small samples t-test was 3.49, confirming that the used twist drills require longer drilling time than new ones. On the other hand, it was revealed that there was no significant difference in drilling temperature between the new drill and the old twist drill. Finally, the following conclusions were reached from this study : 1 Used drilling bur causes almost no change in drilling temperature but increase in drilling time through 50 drillings under the manufacturer-recommended cooling conditions and the drilling pressure of 750g. 2. The heat that is generated through drilling mattered only in the case of 2mm twist drills, the first drill to be used in bone drilling process for all the other drills there is no significant problem. 3. If the drilling pressure is increased when a 2mm twist drill reaches a dense bone, the temperature rises abruptly even under the manufacturer-recommended cooling conditions. 4. Drilling heat was the highest at the final moment of the drilling process.

Interface structure and anisotropic strain relaxation of nonpolar a-GaN on r-sapphire

  • 공보현;조형균;송근만;윤대호
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.31-31
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    • 2010
  • The growth of the high-quality GaN epilayers is of significant technological importance because of their commercializedoptoelectronic applications as high-brightness light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) in the visible and ultraviolet spectral range. The GaN-based heterostructural epilayers have the polar c-axis of the hexagonal structure perpendicular to the interfaces of the active layers. The Ga and N atoms in the c-GaN are alternatively stacked along the polar [0001] crystallographic direction, which leads to spontaneous polarization. In addition, in the InGaN/GaN MQWs, the stress applied along the same axis contributes topiezoelectric polarization, and thus the total polarization is determined as the sum of spontaneous and piezoelectric polarizations. The total polarization in the c-GaN heterolayers, which can generate internal fields and spatial separation of the electron and hole wave functions and consequently a decrease of efficiency and peak shift. One of the possible solutions to eliminate these undesirable effects is to grow GaN-based epilayers in nonpolar orientations. The polarization effects in the GaN are eliminated by growing the films along the nonpolar [$11\bar{2}0$] ($\alpha$-GaN) or [$1\bar{1}00$] (m-GaN) orientation. Although the use of the nonpolar epilayers in wurtzite structure clearly removes the polarization matters, however, it induces another problem related to the formation of a high density of planar defects. The large lattice mismatch between sapphiresubstrates and GaN layers leads to a high density of defects (dislocations and stacking faults). The dominant defects observed in the GaN epilayers with wurtzite structure are one-dimensional (1D) dislocations and two-dimensional (2D) stacking faults. In particular, the 1D threading dislocations in the c-GaN are generated from the film/substrate interface due to their large lattice and thermal coefficient mismatch. However, because the c-GaN epilayers were grown along the normal direction to the basal slip planes, the generation of basal stacking faults (BSFs) is localized on the c-plane and the generated BSFs did not propagate into the surface during the growth. Thus, the primary defects in the c-GaN epilayers are 1D threading dislocations. Occasionally, the particular planar defects such as prismatic stacking faults (PSFs) and inversion domain boundaries are observed. However, since the basal slip planes in the $\alpha$-GaN are parallel to the growth direction unlike c-GaN, the BSFs with lower formation energy can be easily formed along the growth direction, where the BSFs propagate straightly into the surface. Consequently, the lattice mismatch between film and substrate in $\alpha$-GaN epilayers is mainly relaxed through the formation of BSFs. These 2D planar defects are placed along only one direction in the cross-sectional view. Thus, the nonpolar $\alpha$-GaN films have different atomic arrangements along the two orthogonal directions ($[0001]_{GaN}$ and $[\bar{1}100]_{GaN}$ axes) on the $\alpha$-plane, which are expected to induce anisotropic biaxial strain. In this study, the anisotropic strain relaxation behaviors in the nonpolar $\alpha$-GaN epilayers grown on ($1\bar{1}02$) r-plane sapphire substrates by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVO) were investigated, and the formation mechanism of the abnormal zigzag shape PSFs was discussed using high-resolution transmission electron microscope (HRTEM).

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분절형 복부 중공 프리스트레스트 콘크리트 교량 거더의 설계 및 실물크기 휨 실험 분석 (Design and Full Size Flexural Test of Spliced I-type Prestressed Concrete Bridge Girders Having Holes in the Web)

  • 한만엽;최석환;전용식
    • 대한토목학회논문집
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    • 제31권3A호
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    • pp.235-249
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    • 2011
  • I형 PSC 거더에 새로운 설계 개념을 도입하여 낮은 형고의 장경간 거더를 설계하고, 실험을 통해서 적용성을 점검하였다. 본 연구에서 제안하는 거더는 복부에 개구부를 도입한 분절형 중공 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더(HWPC거더, Holed Web Prestressed Concrete girders)이다. 이 거더의 설계에는 세 가지 설계 개념이 종합적으로 적용되었다. 먼저 장경간의 거더를 공장에서 프리캐스트로 타설하여 양생을 마친 후에 현장으로 운반하는 방법을 채택하여 현장에서 거더를 제작하는 경우보다 콘크리트의 품질 관리가 용이하게 하여 고강도 및 고성능 콘크리트를 적용하는 것이 가능하게 하였다. 또한 거더를 분절화하여 제작하여 국내의 도로 여건에서도 장경간 거더를 공장에서 현장으로 이동시킬 수 있게 하였다. 이로써 현장에서의 작업 기간도 단축시킬 수 있다. 두 번째로 거더의 복부에 원형의 개구부를 도입하여, 단부 정착장치의 반을 이 개구부 내에 이동하여 분산 배치하여, 분절 거더의 조립에 사용하였다. 개구부에 정착부를 분산 배치하면 단부에 설치되는 정착장치가 줄어들게 되므로 단부에 작용하는 응력이 줄어들게 된다. 아울러 자연스레 단부에 도입되는 휨모멘트는 줄어들고, 중앙부에 큰 휨모멘트가 도입되므로 외력으로 인한 휨모멘트 분포에 더 가까운 형상의 부모멘트를 거더에 도입할 수 있다. 거더에 개구부를 도입하면 거더 자중도 줄어든다. 그리고, 세째로 단부에 설치되는 정착구의 수가 줄기 때문에 단부에서는 다이아프램을 제거하고도 정착이 가능하다. 이렇게 거더의 전 단면에 걸쳐서 같은 폭의 복부폭을 사용하면 거더 제작을 자동화 하는데도 도움이 될 것이다. HWPC거더의 설계 기법을 검증하고, 다단계 긴장의 효과 및 실제교량에 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하기 위하여 실물 실험을 수행하였다. 길이 50 m, 높이 2 m인 거더 실험체를 분절형과 일체형으로 각각 1개씩 제작하여 휨실험을 수행하고, 결과를 비교하여 분석하였다. 분절형 거더와 일체형 거더는 처짐 및 균열생성 형상에서 근본적으로 유사하였다. 휨 강도, 처짐, 활하중 처짐제한 규정 등이 특정 설계기준을 만족하도록 설계하는 것이 가능하였다.

짧은 티타늄 지대주에 합착된 CAD/CAM 금속 코핑의 시멘트 종류에 따른 유지력 비교 (Retention of CAD/CAM Metal Copings Cemented on Short Titanium Abutments with Different Cements)

  • 김효정;송은영;윤지영;이시호;이용근;오남식
    • 구강회복응용과학지
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    • 제28권2호
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    • pp.119-126
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    • 2012
  • 시멘트 유지 임플란트 지지 수복물은 치과 치료에 일상적으로 사용된다. 임플란트와 지대주 나사연결의 안정적인 견고함과 골유합 임플란트의 높은 생존율로 인해 높은 강도를 가진 시멘트의 사용이 점차 늘어나고 있다. 그러나 CAD/CAM을 이용하여 제작한 금속 코핑의 유지력에 대해 이용할 수 있는 임상 자료가 없다. 네 종류의 시멘트를 이용하여 티타늄 지대주와 CAD/CAM을 이용하여 제작한 금속 코핑의 유지력을 평가하는 것과 시멘트 유지력에 대한 sandblasting의 효과를 알아보고자 함이다. 40개의 티타늄 지대주 블록(Innovium, 세라젬바이오시스, 대한민국)을 제작하여 네 그룹으로 나누었다. 40개의 금속 코핑을 CAD/CAM을 이용하여 제작하고 금속 코핑의 교합면 상방부에 유지력 테스트를 위해 구멍을 형성하였다. 네 종류의 시멘트는 Fujicem(Fuji, Japan), Maxcem Elite(Kerr, USA), Panavia F2.0(Kurarary, Japan), Superbond C&B(Sunmedical, Japan)이다. 금속 코핑과 티타늄 지대주를 제조사의 지시대로 시멘트 혼합하여 합착하고 100% 습도 하에 37도에서 24시간 동안 보관 후 유지력 테스트하였다. 유지 실패가 발생하는 힘을 newton으로 기록하고 실패의 양상 또한 기록하였다. 유지력의 평균과 표준 편차를 ANOVA와 Paired t-test 로 통계분석하였다. Panavia F2.0이 Fujicem과 Maxcem Elite보다 통계적으로 유의하게 높은 유지력을 보였다(p<0.05). Sandblasting이 모든 시멘트에서 유의하게 유지력을 증가시켰다(p<0.05). 유지력 실패의 양상은 대부분의 시멘트가 금속 코핑 내부에 남아있는 접착성 실패였다. 본 연구의 한계 내에서 Panavia F2.0이 Fujicem이나 Maxcem Elite보다 통계적으로 유의하게 큰 유지력을 보였고(p<0.05), Fujicem과 Maxcem Elite는 유지력의 차이를 보이지 않았다. Sandblasting처리는 모든 실험군에서 유지력의 향상을 보였다. 따라서 임플란트 지대주에 합착된 금속 코핑의 유지력은 표면 거칠기와 시멘트의 종류에 영향을 받는다.