• Design & Manufacturing
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• 제12권3호
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• pp.36-41
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• 2018

Metal 3D printing is very useful for making the injection molds containing complex conformal cooling channels. The most important issue of the 3D printed molds is cost and life cycle. However, powder bed fusion (PBF) methods are vulnerable to fatigue loading because of the presence of pores and rough surfaces. In the present study, the fatigue test was performed to obtain fatigue analysis input data for predicting the durability of a 3D printed injection mold core. The metal 3D printer used to manufacture the specimen was OPM250L from Sodick, and the metal powder material was maraging steel. The ultrasonic fatigue testing method was adopted for the fatigue test. A key advantage of the ultrasonic fatigue method is that $10^8{\sim}10^9$ long cycle test data or more could be obtained within a relatively short period. Based on the results of the experiment, the effect of heat treatment was negligible. However, there was an apparent difference in durability depending on the presence or absence of the surface treatment.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.415-418
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• 2011

Thermal fatigue is one of the life-limiting damage mechanisms in the nuclear power plant conditions. The turbulent mixing of fluids of different temperatures induces rapid temperature changes to the pipe wall. The successive thermal transients cause varying cyclic thermal stresses. These cyclic thermal stresses cause fatigue crack nucleation and growth similar to the cyclic mechanical stresses. The aim of this study was to fulfil the need by developing an real crack manufacturing method, which would produce realistic cracks. The test material was austenitic STS 304, which is used as pipelines in the reactor coolant system of a nuclear power plants. In order to fabricate thermal fatigue crack similar to realistic crack, successive thermal transients were applied to the specimen. Thermal transient cycles were combined with heating (60sec) and cooling cycle (30sec). And, In order to identify ultrasonic characteristic, it was performed the ultrasonic reflection measuring method for the fabricated specimen. From the results of ultrasonic reflection measuring testing, it was conformed that A-scan results(average 83% of real crack depth) for the TFC reference specimen was more enhanced NDT reliability than results(average 38% of real crack depth) for the EDM notch reference specimen.

• 자원환경지질
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• 제30권3호
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• pp.231-240
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• 1997

The behavior of rocks and microcrack development due to fatigue stresses are investigated using cyclic loading tests and ultrasonic velocity measurements. Twenty six medium-grained granite samples from the Pochon area are selected for measurements. Ultrasonic velocities are measured for samples before fatigue test to characterize the pre-existing microcracks. Then, thirteen different cycles of loadings with 70% and 80% dynamic strength are applied to the samples. The ultrasonic velocities are measured again to compare velocities after applications of fatigue stress with those before applications of fatigue stress. The results show that most microcracks are developed along the direction parallel to the axis of loading and that the amount of microcracks increases, as loading levels and numbers of cycle increase.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권7호
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• pp.131-138
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• 2008

The microstructural effects on the ultrasonic nonlinearity were investigated in isothermally degraded ferritic 2.25Cr-1Mo steel and low cycle fatigued copper. The variation in ultrasonic nonlinearity (${\beta}/{\beta}_0$) was interpreted as resulting from microstructural changes supported by the electron microscopy and X-ray diffraction, in addition to the mechanical test (Victor's hardness and ductile-brittle transition temperature). The ultrasonic nonlinearity of 2.25Cr-1Mo steel increased abruptly in the initial 1,000 h of degradation, and then changed little due to the coarsening of carbide and precipitation of stable $M_6C$ carbide during isothermal degradation. The ultrasonic nonlinearity of copper increased with the fatigue cycles due to the evolution of dislocation cell substructure.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권8호
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• pp.781-785
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• 2015

엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic ; EP)에 대한 내구성 평가를 위해 현재 새롭게 국내에서 개발한 초음파 피로시험법을 이용하여 EP 중에서도 결정화 속도가 빠르고 결정화도가 높은 범용 POM(Polyoxymethylene) 소재에 대한 초음파 가속피로시험 거동을 평가하고자 하였다. 이에 본 연구에서 사용된 POM 소재의 밀도는 $1.37g/cm^3$, 동탄성계수는 3.49 GPa 로 측정되었으며, 초음파피로시험 20kHz, 응력비 R= -1 의 판상시편 두께 (4t, 7t, 10t)에 따른 피로수명평가 결과 전체 응력진폭 5.0~6.0MPa 부위에서 피로한도를 확인하였다. 피로시험 후 파단 면을 관찰한 결과 7t, 10t 두께 시편의 크랙 시작위치에서 미소 공동들이 서로 연결된 형태의 잔금(crazing) 균열현상으로 파단된 dimple 구조형상을 전자현미경을 통해 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.711-717
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• 2014

본 논문에서는 초고주기피로영역의 가속시험 방법인 초음파 피로시험에 대해 20 kHz 근처에서 시험편 게이지부의 동적거동을 유한요소해석으로 검토하였다. 실제 실험에서 시험편에 작용하는 응력은 시험편의 형상과 변위를 통해 식으로 계산되는데 여기서 가정하는 시험편의 형상과 실제 시험편의 형상에 차이가 발생한다. 실험으로 구해진 응력과 유한요소 동적 해석의 결과를 비교하고 형상차이에 따른 응력분포를 확인하였다. 또한, 이론적으로 생각하는 초음파 피로시험기의 동적 거동을 가시적으로 확인하여 초음파 피로시험의 정확성을 확보하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.935-936
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• 2013

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권6호
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• pp.707-712
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• 2012

본 연구에서는 Ti-6Al-4V 합금에 대한 초고주기 피로시험 연구를 통하여 사이클에 따른 파단면 관찰결과 2가지 타입으로 명확히 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 첫번째로 106사이클 범위에서 확인할 수 있는 것은 표면부에서 피로크랙 사이트가 시작된 전형적인 피로 파단면이다. 두번째는 107~109사이클에서는 확연히 다른 피로파단 양상으로, 표면으로부터 $500{\mu}m$ 내부에서 피로크랙 사이트가 시작되어 크게 박리되어 나간 형상으로, 크랙 사이트 주변을 관찰한 결과 미세한 마이크로 크랙들이 입계파괴 양상으로 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있었다. 이에 내부 크랙 사이트 피로거동에 대한 연구결과와 본 시험에서 사용된 초음파피로시험기술의 이론 및 적용사례를 소개하고 현재 활발히 진행중인 연구동향을 밝히고자 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권3호
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• pp.867-876
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• 2019

Second harmonic generation using nonlinear ultrasonic waves have been shown to be an early indicator of possible fatigue damage in nuclear power plant components. This technique relies on measuring amplitudes, making it highly susceptible to variations in transducer coupling and instrumentation. This paper proposes an experimental procedure for in-situ surface wave nonlinear ultrasound measurements on specimen with permanently mounted transducers under high cycle fatigue loading without interrupting the experiment. It allows continuous monitoring and minimizes variation due to transducer coupling. Moreover, relations describing the effects of the measurement system nonlinearity including the effects of the material transfer function on the measured nonlinearity parameter are derived. An in-situ high cycle fatigue test was conducted using two 304 stainless steel specimens with two different excitation frequencies. A comprehensive analysis of the nonlinear sources, which result in variations in the measured nonlinearity parameters, was performed and the effects of the system nonlinearities are explained and identified. In both specimens, monotonic trend was observed in nonlinear parameter when the value of fundamental amplitude was not changing.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권1호
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• pp.32-38
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• 2001

재료의 손상을 평가하기 위하여 초음파법에 대한 많은 연구가 진행되었고 널리 사용되고 있으나 대부분 균열의 성장 또는 두께의 감소와 같은 문제에 집중되고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 이용하여 반복하중에 의해 재료내부에 발생하는 미시균열을 조기에 감지하고, 피로에 의한 파괴를 미연에 방지할 수 있도록 초음파 표면파의 감쇠와 속도변화를 이용하여 균열길이 측정의 정량적인 평가방법을 제시하였다. 중심주파수 5MHz의 탐촉자를 이용하여 파단수명비 약 60%, 균열길이 약 2mm 정도에서 표면파의 속도 및 감쇠 변화를 탐지할 수 있었다. 고주파 탐촉자를 이용함으로써 미시균열의 발생을 조기에 탐지할 수 있으며, 파단수명을 예측하는 기초자료로 활용할 수 있다.