• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.132-137
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• 2004

In this work, effects of hyper-elastic rubber material properties on the indentation load-deflection curve and subindenter deformation are first examined via [mite element (FE) analyses. An optimal data acquisition spot is selected, which features maximum strain energy density and negligible frictional effect. We then contrive two normalized functions. which map an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve. From the strain energy density vs. first invariant curve, we can extract the rubber material properties. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile/compression tests. The indentation approach successfully measures the rubber material properties and the corresponding nominal stress.strain curve with an average error less than 3%.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.297-301
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• 2004

The optimum design against contact crack initiation is investigated to find major parameters in designing desirable surface-coated asymmetric layered components. Hard ceramic coated soft materials with various elastic modulus mismatch are prepared for the analysis. Spherical indentation is conducted for producing contact cracks from the surface or interface between the coating and the substrate layer. A finite element analysis of the stress fields in the loaded layer components enables a direct correlation between the damage patterns and the stress distributions. Implications concerning the design of asymmetric layered components indicate that the coating thickness and the elastic modulus mismatch are important parameters for designing layered component to prevent the initiation of contact cracks.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1229-1237
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• 2013

본 연구에서는 증분소성이론에 기초한 구형압입이론을 크리프 물성을 평가하기 위한 압입이론으로 확장했다. 먼저 크리프변형률 기울기가 일정한 지점을 유효 응력-변형률속도 최적 관측지점으로 선정했다. 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 지수와 계수를 변화시켜 가면서 이에 따른 재료의 거동을 무차원 변수들 (${\xi}$, ${\psi}$)의 회귀식으로 표현해 크리프 물성평가를 위한 새로운 수치 접근법을 구축했다. 이를 토대로 구형압입시험으로부터 재료의 크리프지수 및 계수를 예측하는 물성평가 프로그램을 개발했다. 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수는 평균 1.5%, 크리프계수는 평균 1.0% 이내의 오차범위에서 물성치들을 얻을 수 있다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권11호
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• pp.1638-1649
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• 2003

A study is made on the characterization of damage tolerance by spherical indentation in hardly coated layer structure with modest elastic modulus mismatch. A hard silicon nitride is prepared for the coating material and silicon nitride with 5wt% of boron nitride composites for underlayer. Hot pressing to eliminate the effect of interface delamination during the fracture makes strong interfacial bonding. The elastic modulus mismatch between the layers is not only large enough to suppress the surface crack initiation from the coating layer but sufficiently small to prevent the initiation of radial crack from the interface. The strength degradation of the layer structure after sphere contact indentation does not significantly occur, while the degradation of silicon nitride-boron nitride composite is critical at a high load and high number of contacts.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권4호
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• pp.461-471
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• 2007

In this work, indentation theory of Lee $et al.^{(1)}$ for 6% indentation of indenter diameter is extended to an indentation theory for 20% indentation. For shallow indentation, the effect of friction on load-depth curve is negligible, but different materials can show nearly identical load-depth curves. On the basis of this observation, a new numerical approach to deep indentation techniques is proposed by examining the finite element solutions. With this new approach, from the load-depth curve, we obtain stress-strain curve and the values of Young's modulus, yield strength and strain-hardening exponent with an average error of less than 3%.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권2호
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• pp.125-130
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• 2008

레이저 용접부의 국소 잔류응력을 측정하기 위한 비파괴 기법으로 구형압입시험이 제안되었다. 용접상태 절단휠의 구형압입시험으로 얻어진 겉보기 항복강도와 절단횔 용접부에 대한 응력완화 열처리 이후 동등한 위치에서 구한 고유 항복강도를 정량적으로 비교하였다. 고유항복강도가 탄성한도 내의 잔류응력에 의해서 변화하지 않는다고 고려하면 용융선으로부터 거리에 따른 두 항복강도의 차이가 용접잔류응력의 분포로 나타난다. 레이저 용접된 다이아몬드 절단휠의 구형압입시험으로부터 약 10 mm 폭에 걸친 잔류응력의 분포를 확인하였으며, 잔류응력은 쌩크와 절단팁 내에서 각각 최대 압축 및 인장 잔류응력치를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.81-90
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• 2012

재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권5호
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• pp.516-522
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• 2002

발전소의 터빈 로터강의 수명을 평가하기 위하여 $630^{\circ}C$에서 등온 열처리된 7가지의 서로 다른 시편을 준비하였다. 탄소강, 스테인레스강 등의 금속재료의 유동특성을 평가하기 위하여 개발된 구형압입 시험을 통하여 서로 다르게 열화된 1Cr-1Mo-0.25V강의 기계적 물성을 측정하고 이를 인장시험에서의 결과와 비교하였다. 유동특성을 결정짓는 요소로 재료항복기울기와 구속인자지수를 사용하였다. 이는 가공경화지수의 변화가 매우 작고 불규칙적으로 나타났기 때문이다. 또한 재료항복기울기의 영향을 고려하였을 때 구속인자지수의 영향은 적은 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1079-1089
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• 2015

본 연구에서는 항복강도 1GPa 이상의 고강도재료에 대해 구형압입자를 이용한 물성평가법을 제시한다. 압입전산모사를 통해 하중-변위 관계를 응력-변형률 관계로 변환하는 네 압입변수에 대한 회귀식을 바탕으로, 고강도 물성평가용 프로그램을 작성했다. 이를 압입시험에 적용하면 단 한번의 하중-해중에서 얻어지는 데이터로 유효 응력-변형률곡선을 얻을 수 있다. 광범위한 재료들에 대해 구해진 물성치의 평균오차는 영률 0.3%, 항복강도 0.8 %, 변형경화지수 6.4 % 이내이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권4호
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• pp.714-724
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• 2001

In this work, some inaccuracies and limitation of prior indentation theory, which is based on the deformation theory of plasticity and experimental observations, are first investigated. Then effects of major material properties on the configuration of indentation load-deflection curve are examined via incremental plasticity theory based finite element analyses. It is confirmed that subindenter deformation and stress-strain distribution from the deformation theory of plasticity are quite dissimilar to those from incremental theory of plasticity. We finally suggest the optimal data acquisition location, where the strain gradient is the least and the effect of friction is negligible. This data acquisition point increases the strain range by a factor of five.