• 한국기계가공학회지
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• 제10권4호
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• pp.76-81
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• 2011

UV imprinting process can manufacture high-functional optical components with low cost. If hard polymers can be used as transparent molds at this process, the cost will be much lower. However, there are limited researches to predict the machinability and the burr of hard polymers. Therefore, a new method to predict them by analyzing load-depth curves which can be obtained by the instrumented indentation test was developed in this study. The load-depth curve contains elastic deformation and plastic deformation simultaneously. The ratio of the plastic deformation over the sum of the two deformation is proportional to the ductility of materials which is one of the parameters of the machinability and the burr. The instrumented indentation tests were performed on the transparent molds of the hard polymers and the values of ratio were calculated. The machinability and the burr of three kinds of hard polymers were predicted by the ratio, and the prediction was in agreement with the experimental results from the machined surfaces of the three kinds of hard polymers.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권6호
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• pp.819-827
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• 2006

The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition or Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-stram relation in terms of yield stress ${\sigma}_y$, strain hardening exponent n and elastic modulus E, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubic-spherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.431-439
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• 2016

본 논문은 비파괴 기법을 활용한 격자지보재의 품질평가 기법에 대한 내용을 다루었다. 일반적인 격자지보재의 성능평가는 강재의 인장강도시험과 육안조사로 이루어진다. 강재의 인장강도시험은 현장에 반입되는 격자지보의 시편을 확보하여 수행하게 되는데 이때 시편 확보를 위해 격자지보재를 훼손시켜야하는 단점을 가지고 있고 대부분의 현장에서는 인장강도시험기를 보유하고 있지 않아 시험인증기관에 의뢰해야하는 불편함을 가지고 있다. 또한 강재 생산시 발행된 성적서(Mile sheet)로 대체하기도 하나 이는 신뢰성이 결여될 수 밖에 없다. 더욱이 현장에서의 육안조사는 신뢰성이 결여되는 문제점을 가지고 있기 때문에 현장에서 자재의 훼손없이, 쉽고 빠르게 격자지보재의 품질을 평가할 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 동일 시편에 대한 인장강도시험의 항복강도와 계장화압입시험의 항복강도를 비교 분석하여 비파괴시험법의 적용성을 분석하였다. 시험결과 계장 화압입시험은 95%이상의 정밀도를 보였으며 현장에서 성능평가가 가능한 계장화압입시험에 의한 품질평가기법을 제안하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.943-951
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• 2014

마이크로/나노 압입시험에 사용되는 각뿔 혹은 원뿔형 압입자의 선단 형상은 제작한계 및 사용 중 마모 등으로 인해 필수적으로 곡면 형태를 띄게 된다. 많은 압입시험 관련 연구에서 각뿔형 압입자의 선단 형상은 편의상 구형으로 가정한 후, 얕은 압입에 대한 구형압입 이론식을 적용하고 있다. 이러한 가정에는 근본적으로 두 가지 문제점이 있는데, 첫 번째로 이론해의 정확성은 재료 물성치 및 압입자 형상에 따라 변화한다는 점이며, 두 번째로 각뿔형 압입자의 실제 선단 형상은 이상적인 구형이 아니라는 점이다. 본 연구에서는 유한요소해석에 기반하여 압입시험에 미치는 이 두 요소의 영향을 분석한다. 먼저 탄성 구형 압입시험에 대해 푸아송비와 하중-변위 곡선의 상관관계를 살펴보고, 이를 기반으로 수정된 구형 탄성 압입 관계식을 제시한다. 이어 가정된 Berkovich 선단 형상의 3차원 유한요소해석으로부터 압입깊이에 따른 하중-변위 곡선의 특성을 분석한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권5호
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• pp.306-314
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• 2006

가동 중인 설비 및 대형 구조물은 장시간 사용, 고온 환경 및 반복되는 하중 등의 영향으로 설비재료의 교체 및 유지 보수가 요구된다. 이때 설비의 기계적 특성을 평가하는 것은 필수 불가결한 요소 이지만 대부분의 물성평가방법이 파괴적이기 때문에 가동 중인 설비에 직접 적용하는 것은 상당한 어려움이 따른다. 그러나 계장화 압입시험법은 다양한 기계적인 특성을 비파괴적으로 측정하는 최신기술로서 재료에 하중 인가 및 제거 과정 중 하중과 변위를 연속적으로 측정하여 획득된 압입하중-변위곡선의 분석을 통해 유동물성, 잔류응력, 파괴인성 등의 기계적 특성을 평가 할 수 있다. 본 연구에서는 계장화 압입시험을 이용하여 철강재료 및 용접부 유동물성과 잔류응력을 정량적으로 평가하였다. 계장화 압입시험 시 발생하는 압입자 하부의 응력 상태를 고려하여 유동응력과 변형률을 정의하고, 이를 최적화된 응력-변형률 구성방정식을 통해 유동곡선 및 항복강도, 인장강도 등의 유동물성을 평가 하였다. 계장화 압입시험을 이용하여 잔류응력을 측정하기 위해 소성변형과 직접 관련된 편차 응력 성분만으로 압입변형과 잔류응력 간의 상호작용을 분석하여 잔류응력 모델을 정의하였다. 측정된 유동물성은 일축인장시험의 결과를 통해 그 정확성을 검증하였고, 잔류응력은 홀-드릴링, 절단법 및 ED-XRD 시험과 비교하여 그 모델을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.415-424
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• 2014

기존 콘크리트 구조물 내력은 변위 및 스트레인 게이지를 통해 기지의 가력에 따른 변화량을 계측하고, 그 결과를 수치해석 결과와 비교하여 평가한다. 이는 결과적으로 현존 콘크리트의 잔류응력을 계측 평가하므로써 완성될 수 있다. 본 논문은 실험적 응력해석법의 일환으로 콘크리트 구조물에 대한 잔류응력을 비파괴적인 방식으로 평가하는 IITC (Instrumented Indentation Technique for Concrete) 시스템 개발과 관련된 것으로 콘크리트 구조물 표면에서 압입하중과 압입깊이와의 상관관계를 이용한 실험적 평가방법을 논하였다. 본 연구에서는 구성되는 H/W 및 분석용 S/W는 새롭게 개발하였으며, 다각도의 실험결과를 이용하여 콘크리트 구조물에서의 실험적 잔류응력 추정식을 창출하였고, 자동으로 잔류응력을 평가케 함으로써 콘크리트 구조물의 축성단계에서부터 유지관리 단계에까지 자유롭게 내력을 산정할 수 있도록 하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권6호
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• pp.484-490
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• 2021

Instrumented indentation testing has been widely used for residual stress measurement. The Knoop indentation is mainly selected for determining anisotropic mechanical properties and non-equibiaxial residual stress. However, the measurement of equibiaxial stress state and compressive residual stress on a specimen surface using Knoop indentation is neither fully comprehended nor unavailable. In this study, we investigated stress conversion factors for measuring Knoop indentation on equibiaxial stress state through indentation depth using finite element analysis. Knoop indentation was conducted for specimens to determine tensile and compressive equibiaxial residual stress. Both were found to be increased proportionally according to indentation depth. The stress field beneath the indenter during each indentation test was also analyzed. Compressive residual stress suppressed the in-plane expansion of stress field during indentation. In contrast, stress fields beneath the indenter developed diagonally downward for tensile residual stress. Furthermore, differences between trends of stress fields at long and short axes of Knoop indenter were observed due to difference in indenting angles and the projected area of plastic zone that was exposed to residual stress.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.390-395
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• 2008

This study is performed to understand three dimensional characteristics of weld residual stress for the surface weld on the stainless steel plate. AISI 304 plate with one path weld on the surface was used as a test specimen. Finite element analysis was done to analyze thermal transient and residual stress due to weld. The result of finite element analysis was validated by previous paper and measurement data. Among various techniques for residual stress measurement, instrumented ball indentation method was applied. The calculated residual stresses by finite element analysis showed good agreement with the measured results.

• 한국안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-33
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• 2011

Forensic Engineering is the area covering the investigation of products, structures that fail to perform or do not function as intended, causing personal injury or damage to property. To investigate explosion accident of the centrifugal casting machine in terms of the forensic engineering, in this paper, the computing simulation using ADINA FSI has performed to investigate that the effect of the Check-Pin fracture by the flow phenomena and molten metal weight and the mechanical properties test of the accident Check-Pin has performed using the instrumented indentation technique. Through these studies, the safety accident that may occur in centrifugal casting machine can be minimized by performing specialized and systematic investigation of the accident cause in terms of the forensic engineering.

• 자동차안전학회지
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• 제7권3호
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• pp.19-24
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• 2015

Brake pads are a component of disc brake system of automobile and consist of steel backing plates and friction material facing the disk brake rotor. Due to the repeated sliding forces and torque in vehicle braking, friction performance of brake pads are ensured. Futhermore, the brake pad is one of major tuning components in aftermarket, mechanical characteristics of the brake pad are necessary to evaluate for establishing the certification standards of tuning components. This study had performed the five specimen tests for friction coefficients and wear loss rates according to the SAE test specification. Using the instrumented indentation method, yield strength and tensile strength were measured. Friction coefficients, 0.386 - 0.489, and wear loss rates, 1.0% - 3.7% are obtained. The range of yield strength and tensile strength are 21.4 MPa - 105.3 MPa and 39.5 MPa - 176.4 MPa respectively.