• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.721-725
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• 1996

The microfabricated test structures were used in order to evaluate the stress characteristics in films. The test structures were fabricated using surface micromachining technique, including HF vapor phase etching as an effective release method. The fabricated structures were micro strain gauge, cantilever-type vernier gauge and bridge for stress measurement, and cantilever for stress gradient measurement. The strain was measures by observing the deformation of the structures occurred after release etching and the amount of deformation can be detected by micro vernier gauge, which has gauge resolution of 0.2${\mu}{\textrm}{m}$. The detection principles and the degree of precision for the measured strain were also discussed. The characteristics of residual stress in LPCVD polysilicon films were studied using these test structures. The stress gradient due to the stress variation through the film thickness was calculated by measuring the deflection at the cantilever free end.

• 폴리머
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• 제35권5호
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• pp.467-471
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• 2011

PET병은 프리폼(preform)을 사출성형한 후 이를 블로우 성형기에 이송시켜 블로잉하여 성형된다. 내열을 요구하는 병 즉, 주스나 곡류음료용 PET병은 목 부분(neck 또는 thread 부분)에 내열성을 부여하기 위해 프리폼 성형 후 블로잉하기 전에 목 부분을 결정화시킨다. 그러나 사출성형품에 존재하는 잔류응력이 결정화를 방해하기 때문에 프리폼 목 부분의 충분한 결정화를 위해 사출 후 프리폼을 열처리(annealing)한다. 이 열처리는 잔류응력을 해소시키기 위해서 수행하는데 사출 시 성형조건의 최적화를 통하여 잔류응력을 최소화한다면 열처리 시간을 단축시킬 수 있다. 본 논문에서는 사출 시 프리폼에 형성되는 잔류응력을 최소화하고 치수정밀도를 유지하기 위한 연구로 CAE 해석을 통하여 최적 사출조건을 제시하였다. 성형조건별 잔류응력 및 수축률의 변화를 관찰하고 이를 최소화시키는 성형조건을 찾기 위해 실험계획법을 적용하였다. 사출온도, 보압크기, 그리고 사출시간을 인자로 하여 최적의 성형조건을 결정하였다. 잔류응력에 영향을 주는 인자는 사출온도와 사출시간 순으로 나타났고 수축률에 영향을 주는 인자는 사출온도로 나타났다. 본 연구에서 결정한 최적 조건에서 최대 잔류응력, 잔류응력의 분포, 그리고 수축률이 기존 조건에 비해 각각 22%, 40%, 그리고 25% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권10호
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• pp.1571-1579
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• 1997

The development of a new material which should be continuously use under severe environment of very high temperature has been urgently requested. For the development of such super-heat resistant materials, the main problem is not only to make the superior thermal barrier properties but also to actively release thermal stress. So, a new concept of functionally graded material(FGM) has been proposed to overcome this problem. A composition and microstructure of FGM are varied continuously from place to place in ways designed to provide it with the maximum function of mitigating the induced thermal stress. So, FGM can be applied in the aerospace, the electronic and the medical field, etc.. In this study, thermal stress analysis of sintering PSZ/NiCrAlY graded material was conducted theoretically using a finite-element program. The temperature condition was sintering temperature assuming a cooling-down process up to room temperature. Fracture damage mechanism was anlayzed by the parameters of residual stress. It could be known that FGM provided with the function of mitigating the induced thermal stress.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1995년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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• pp.603-605
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• 1995

We present a novel method. to fabricate surface micromachined structures without their sticking on the substrate. An anhydrous HF/$CH_3OH$ vapor-phase etching (VPE) of sacrificial $SiO_2$ layers was employed to release 0.5-2 {\mu}m$ thick polysilicon cantilevers. The fabricated structures were observed using scanning electron microscope and 3-dimensional optical microscope. The results show that we can successfully make cantilever beams up to 1200{\mu}m$ long without sticking. Annealing effects on residual stress of polysilicon microstructures were also investigated. Anneal ins at 1100$^{\circ}C$ for 1 hour was found to be effective to release the residual stress of the polysilicon microstructures. These VPE and anneal ins techniques will be useful in surface micromachining technologies.

• Journal of Computational Design and Engineering
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• 제3권2호
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• pp.140-150
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• 2016

Normally all manufacturing and fabrication processes introduce residual stresses in a component. These stresses exist even after all service or external loads have been removed. Residual stresses have been studied elaborately in the past and even in depth research have been done to determine their magnitude and distribution during different manufacturing processes. But very few works have dealt with the study of residual stresses formation during the casting process. Even though these stresses are less in magnitude, they still result in crack formation and subsequent failure in later phases of the component usage. In this work, the residual stresses developed in a shifter during casting process are first determined by finite element analysis using ANSYS(R) Mechanical APDL, Release 12.0 software. Initially the analysis was done on a simple block to determine the optimum element size and boundary conditions. With these values, the actual shifter component was analyzed. All these simulations are done in an uncoupled thermal and structural environment. The results showed the areas of maximum residual stress. This was followed by the geometrical optimization of the cast part for minimum residual stresses. The resulting shape gave lesser and more evenly distributed residual stresses. Crack compliance method was used to experimentally determine the residual stresses in the modified cast part. The results obtained from the measurements are verified by finite element analysis findings.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.199-210
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• 2022

This study build finite element analysis (FEA) models describing the bending events of coiled tubing (CT) at the wellhead and trips into the hole, accurately provide the state of stress and strain while the CT is in service. The bending moment and axial force history curves are used as loads and boundary conditions in the diametrical growth models to ensure consistency with the actual working conditions in field operations. The simulation diametrical growth results in this study are more accurate and reasonable. Analysis the factors influencing fatigue and diametrical growth shows that the internal pressure has a first-order influence on fatigue, followed by the radius of the guide arch, reel and the CT diameter. As the number of trip cycles increase, fatigue damage, residual stress and strain cumulatively increase, until CT failure occurs. Significant residual stresses remain in the CT cross-section, and the CT exhibits a residual curvature, the initial residual bending configuration of CT under wellbore constraints, after running into the hole, is sinusoidal. The residual stresses and residual bending configuration significantly decrease the buckling load, making the buckling and buckling release of CT in the downhole an elastic-plastic process, exacerbating the helical lockup. The conclusions drawn in this study will improve CT models and contribute to the operational and economic success of CT services.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.344-351
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• 2010

닫힌 균열을 따라 발생하는 전단거동을 Mode II 크랙의 시작과 진행으로 묘사할 수 있다. 파괴역학 이론에서는 순수 Mode II 재하에서 일반적으로 고유물성으로 인식되는 에너지 방출율(GII, Engergy Release Rate)이 한계점($G_{IIC}$)에 도달했을 때 전단거동이 시작된다고 예측한다. 지난 몇 년간 퍼듀대학의 암반공학그룹은 한계 에너지 방출률($G_{IIC}$)의 구속응력(normal stress)과 닫힌 균열의 거칠기에 대한 관계를 실험적으로 접근해왔다. 먼저 많은 실험들이 아크릴 재료를 대상으로 실행되었는데, 이는 광탄성(Photoelastic) 방법을 이용한 균열 끝(fracture tip)의 응력 집중 영역을 시각화하는 것을 가능케 해 주었다. 그 다음 실험 연구는 비교적 낮은 압축강도를 지닌 균질한 석고에 시행되었고, 최근에는 더 높은 압축강도를 지닌 재료를 대상으로 실험연구를 수행하였다. 그 예로 시멘트로 만든 시료 불록에 직접 전단 실험을 하였는데, 이전의 실험들과 마찬가지로 불연속면의 최대마찰각(Peak Friction Angle)이 잔류 마찰각(Residual Friction angle)과 비슷할 때만이 $G_{IIC}$가 재료의 고유물성으로 간주 될 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 그렇지 않은 경우에 한계 에너지 방출율($G_{IIC}$)은 구속응력과 함께 증가한다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권11호
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• pp.1988-1997
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• 2005

This study is concerned with structural integrity evaluations for the interference-fit flywheels in reactor coolant pumps (RCPs) of nuclear power plants. Stresses in the flywheel due to the shrinkage loads and centrifugal loads at the RCP normal operation speed, design overspeed and joint-release speed are obtained using the finite element method (FEM), where release of the deformation-controlled stresses as a result of structural interactions during rotation is considered. Fracture mechanics evaluations for a series of cracks assumed to exist in the flywheel are conducted, considering ductile (fatigue) and non-ductile fracture, and stress intensity factors are obtained for the cracks using the finite element alternating method (FEAM). From analysis results, it is found that fatigue crack growth rates calculated are negligible for smaller cracks. Meanwhile, the material resistance to non-ductile fracture in terms of the critical stress intensity factor (K$_{IC}$) and the nil-ductility transition reference temperature (RT$_{NDT}$) are governing factors for larger cracks.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.19-25
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• 1984

용접구조에 있어서 가장 위험한 단면은 용접부이며 대부분의 파괴가 용접부로부터 발생하였다. 따라서 용접부의 파괴거동을 확인하는 것은 파괴방지를 위하여 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구는 용접부의 파괴거동에 관한 기초적인 연구로서 용접부의 국부적인 인성분포와 다층용접의 효과 및 잔류응력제거풀림의 효과를 조사하였다. 연구에 사용된 기본소재로서는 피로이력을 갖고 있는 강재와 피로이력이 없는 강재를 선택하였다. 용접부에서 미사용강재(피로이력이 없는 강재)모재, 열영향부 용착금속의 파괴인성이 각각 차이가 있었고 용착금속은 균열저지능력으로서 파괴인성이 가장 작아서 파괴발생원이 될수 있음을 확인하였다. 특히 본연구의 대상강재인 기사용강재(피로이력을 갖고 있는 강재)는 파괴인성이 용착금속 보다 작아서 균열이 존재하는 경우 가장 취약한 단면이 될수 있다는 것을 확인하였다. 다충용접은 용접부에 결합이 존재하지 않는다면 안정개선에 효과가 있음을 확인하였고 또한 잔류응력제거 풀림은 본연구에 관한 한은 효과가 없는 것으로 밝혀졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.619-625
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• 2008

패시베이션 및 절연 목적으로 이용하는 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법에 의해 증착된 무기막과 웨이퍼 간 본딩 접착제로 이용하는 유기 박막 적층면의, 열 순환에 의한 잔류 응력 및 본딩 결합력의 효과를 4점 굽힙 시험법과 웨이퍼 곡률 측정법에 의해 평가하였다. 무기막으로는 산화 규소막($SiO_2$)과 산화 질화막($SiN_x$)이, 유기 박막으로는 BCB(Benzocyclobutene)가 이용되었다. 이를 통해, 열 순환 동안 무기막과 유기막 사이에서의 잔류 응력과 본딩 결합력의 상관관계에 대한 모델식을 개발하였다. 최대 온도 350 및 $400^{\circ}C$에서 수행한 열 순환 공정에서, PECVD 산화 질화막과 BCB로 구성된 다층막에서, 본딩 결합력은 첫 번째 순환 공정 동안 감소한다. 이는 산화질화막 내 잔류인장응력의 증가가 다층막의 잔류응력에 의해 변형되는 에너지 및 본딩 결합력의 감소를 유도한다는 모델식의 예측과 일치하며, PECVD 산화 규소막내 잔류 압축 응력의 감소가 다층막의 잔류응력에 의해 변형되는 에너지 및 본딩 결합력 상승을 이끄는 산화 규소막과 BCB 구조의 본딩 결합력 결과와 비교된다. 이러한 산화 규소막과 산화 질화막을 포함한 다층막의 상반된 본딩 결합력은 증착 공정 후 막 내에 형성된 수소 결합이 고온 순환 공정 동안 축합 반응을 통해 더 밀집되어 인장응력을 형성하기 때문임을 알 수 있었다.