The effect of grain size on the time-dependent piezoelectrice degradation of a poled PZT of MPB composition Pb0.988Sr0.012 (Zr0.52Ti0.48)O3 with 2.4 mol% of Nb2O5 was studied, and the degradation mechanism was discussed. Changes in the internal bias field and the internal stress both responsible for the time-dependent degradation of poled PZT were examined by the polarization reveral technique, XRD and Vickers indentation, respectively. The piezoelectric degradation increased with increasing time and grain size, and the internal bias field due to space charge diffusion decreased with increasing grain size of poled PZT. The internal bias field, however, was almost insensitive to the degradation time regardless of the grain size. On the other hand, both the x-ray diffraction peak intensity ratio of (002) to (200) and the fracture behavior including the crack propagation support that the ferroelectric domain rearrangement of larger grain size showed rapid relaxation of the internal stress compared with smaller one, which is thought the origin of the larger piezoelectric degradation in the former. In conclusion, the contribution of space charge diffusion on the piezoelectric degradation of PZT is strongly dependent on both the grain size and the composition. Thus, the relaxation of internal stress due to the ferroelectric domain rearrangement as well as the amount and time-dependence of the internal bias field due to space charge diffusion should be considered simultaneously in the degradation mechanism of PZT.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.15
no.26
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pp.173-179
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1992
This paper is concerned with preventive maintenance model for the items whose failures are dependent on their wear level. The previous maintenance models have used time as their decision variable, but it is not appropriate for the case which have wear dependent processes for their failures. In this paper, we consider an operating item which is under periodic review and which is subject to degradation. The scheduled maintenance (overhaul ) is based on the level of item degradation rather time. A functional equation for the total expected cost over an infinite horizon period is formulated and solved.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.5
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pp.881-889
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2002
Newly developed continuous indentation technique has made nondestructive assessment of tensile properties possible. The present study was undertaken to determine new parameters for indicating time-dependent material degradation of petro-chemical plant. Continuous indentation tests were performed for Cr-Ni steel and Cr-Mo steel which are widely used as facilities of petro-chemical plant. From the results, it was found that yield strength and tensile strength cannot be used as general degradation parameters because the changes in the strengths with aging time didn't show any tendency. On the other hand, work hardening exponent and yield ratio showed consistent tendency with increasing aging time. Therefore, nam attention of this work was paid on them as new degradation parameters, and the in-field applicability of the parameters was evaluated and discussed.
The existing concrete bridges are time-varying working systems, where the maintenance strategy should be planned according to the time-varying performance of the bridge. This work proposes a time-dependent residual capacity assessment procedure, which considers the non-stationary bridge load effects under growing traffic and non-stationary structural deterioration owing to material degradations. Lifetime bridge load effects under traffic growth are predicated by the non-stationary peaks-over-threshold (POT) method using time-dependent generalized Pareto distribution (GPD) models. The non-stationary structural resistance owing to material degradation is modeled by incorporating the Gamma deterioration process and field inspection data. A three-span continuous box-girder bridge is illustrated as an example to demonstrate the application of the proposed procedure, and the time-varying reliability indexes of the bridge girder are calculated. The accuracy of the proposed non-stationary POT method is verified through numerical examples, where the shape parameter of the time-varying GPD model is constant but the threshold and scale parameters are polynomial functions increasing with time. The case study illustrates that the residual flexural capacities show a degradation trend from a slow decrease to an accelerated decrease under traffic growth and material degradation. The reliability index for the mid-span cross-section reduces from 4.91 to 4.55 after being in service for 100 years, and the value is from 4.96 to 4.75 for the mid-support cross-section. The studied bridge shows no safety risk under traffic growth and structural deterioration owing to its high design safety reserve. However, applying the proposed numerical approach to analyze the degradation of residual bearing capacity for bridge structures with low safety reserves is of great significance for management and maintenance.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.4
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pp.173-179
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2023
This paper analyzes the time-dependent dielectric breakdown(TDDB) degradation mechanism for each stress region of Peri devices manufactured by 4th generation VNAND process, and presents a complementary lifetime prediction model that improves speed and accuracy in a wider reliability evaluation region compared to the conventional model presented. SiON dielectric nMOSFETs were measured 10 times each under 5 constant voltage stress(CVS) conditions. The analysis of stress-induced leakage current(SILC) confirmed the significance of the field-based degradation mechanism in the low electric field region and the current-based degradation mechanism in the high field region. Time-to-failure(TF) was extracted from Weibull distribution to ascertain the lifetime prediction limitations of the conventional E-model and 1/E-model, and a parallel complementary model including both electric field and current based degradation mechanisms was proposed by extracting and combining the thermal bond breakage rate constant(k) of each model. Finally, when predicting the lifetime of the measured TDDB data, the proposed complementary model predicts lifetime faster and more accurately, even in the wider electric field region, compared to the conventional E-model and 1/E-model.
Seo, Hyun Woo;Kim, Ki Soo;Beak, Hyun Duk;Kim, Dong Min
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.24
no.5
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pp.421-427
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2013
We report on the time dependent degradation of cell in dye-sensitized solar cells (DSSC). The photovoltaic performance of DSSC over a period of time was investigated in liquid electrolyte based on triiodide/iodide during six days. It was found that the short circuit current density ($j_{sc}$) of the cell dropped from 9.9 to $7mA/cm^2$ while efficiency (${\eta}$) of the cell decreased from 4.4 to 3.3%. The parameters corresponding to fundamental electronic and ionic processes in a working DSSC are determined from the electrochemical impedance spectrascopy (EIS) at open-circuit potential ($V_{oc}$). EIS study of the DSSC in the this work showed that the electron life time ${\tau}_r$ and chemical capacitance $C_{\mu}$ decreased significantly after six days. It was correlated the $j_{sc}$ and efficiency decreased after six days.
S. Parsaei;A. Pirouzmand;M.R. Nematollahi;A. Ahmadi;K. Hadad
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.2
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pp.526-535
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2024
This paper proposes a safety-critical standby component unavailability model that contains aging effects caused by the elapsed time from installation, component degradation due to surveillance tests, and imperfect maintenance actions. An application of the model to a Motor-Operated Valve and a Motor-Driven Pump involved in the HPIS of a VVER/1000-V446 nuclear power plant is demonstrated and compared with other existing models at component and system levels. In addition, the effects of different unavailability models are reflected in the NPP's risk criterion, i.e., core damage frequency, over five maintenance periods. The results show that, compared with other models that do not simultaneously consider the full effects of degradation and maintenance impacts, the proposed model realistically evaluates the unavailabilities of the safety-related components and the involved systems as a plant age function. Therefore, it can effectively reflect the age-dependent CDF impact of a given testing and maintenance policy in a specified time horizon.
International Journal of Reliability and Applications
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v.17
no.1
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pp.21-49
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2016
Many mechanical, electrical and electronic products have more than one performance characteristics (PCs). For example the performance degradation of rubidium discharge lamps can be characterized by the rubidium consumption or the decreasing intensity the lamp. The product may degrade due to all the PCs which may be independent or dependent. This paper deals with the design of optimal bivariate step-stress partially accelerated degradation test (PADT) with degradation paths modelled by gamma process. The dependency between PCs has been modelled through Frank copula function. In partial step-stress loading, the unit is tested at usual stress for some time, and then the stress is accelerated. This helps in preventing over-stressing of the test specimens. Failure occurs when the performance characteristic crosses the critical value the first time. Under the constraint of total experimental cost, the optimal test duration and the optimal number of inspections at each intermediate stress level are obtained using variance optimality criterion.
Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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2000.04a
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pp.177-183
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2000
As monitoring, testing, and measuring techniques develop, predictive control of components and complete systems have become more practical and affordable. In this paper we develop a statistics-based approach assuming nonlinear degradation paths and time-dependent standard deviation. This approach can be extended to provide reliability estimates and limit value determination in the censoring case fur predictive maintenance policy.
Viscoelastic characteristics of cured phenolic resin/carbon fiber composite materials were investigated through glass transition and degradation reaction processes in the high temperature region up to $400^{\circ}C$. A typical glass transition of the cross-linked thermoset polymer was followed by irreversible degradation reactions, which were exhibited by the increasing storage modulus and loss modulus peak. A degradation master curve was constructed by using the vertical and horizontal shift factors, both of which complied well with the Arrhenius equation in light of the kinetic expression of degradation rate constants. Using an analogy to the Havriliak-Negami equation in dielectric relaxation phenomena, a viscoelastic modeling methodology was developed to characterize the frequency- and temperature-dependent complex moduli of the degrading thermoset polymer composite systems. The temperature-dependent relaxation time of the degrading composites was determined in a continuous fashion and showed a minimum relaxation time between the glass transition and degradation reaction regions. The capability of the developed modeling methodology was demonstrated by describing the complex behavior of the viscoelastic complex moduli of reacting phenolic resin composite systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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