• 대한금속재료학회지
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• 제49권12호
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• pp.983-988
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• 2011

Failure analyses of the screws in spinal fixation devices were carried out. The fractured screws were retrieved from a patient who had spinal surgery in the thoracic vertebrae from number 10 to 15. The failure occurred one month after the removal of the braces. Microstructures and fracture surfaces were examined by optical and scanning electron microscopy. The microstructures of the screws corresponded to annealed Ti-6Al-4V bar. However, in the vicinity of the screw surface, there was an insufficient number of fine precipitates. Fracture surfaces showed typical fatigue failure modes. Regarding the fact that no machining defects were detected, fatigue crack initiation might have been caused by the lack of precipitates near the screw surfaces. Only the fourth of five fixed screws was severely stress-concentrated by the action of the spinal bones, while the stress of the 4th screw was decreased to half of its acceptable level when the screw was supplemented by one more, which might have been fixed in the 6th vertebra under the 5th position by the switching of its position. The stress simulation was conducted by ANSYS with 3D CAD of PRO/E in order to understand the stress concentration behavior and to provide an effective spinal surgery guide.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권4호
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• pp.398-405
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• 2001

리벳이음은 응력집중 등에 의한 피로균열 발생 가능성이 높은 구조특성을 가지므로 구조물의 안전성 확보를 위하여 비파괴 평가 방법에 의하여 리벳홀 주위 균열에 대한 평가가 요구되고 있다. 유도 초음파의 일종인 Lamb파는 판형상의 구조물의 비파괴 평가에 적합하며, 신경회로망은 비파괴 평가 기술에서 결합의 크기 및 종류 인식에 관하여 가장 효율적인 기법으로 많은 연구자들에 의해 적용되어 왔다. 본 연구에서는 항공기의 스킨재료로 적용되는 A12024-T3판재에 대하여 유도초음파의 일종인 판파를 적용하여 리벳홀 주위 균열 신호를 검출하였으며, 또한 리벳홀 주위 균열의 크기 평가를 위하여 백프로퍼게이션 알고리즘을 적용한 신경회로망을 적용하였다. 이때, 초음파 트랜스듀서와 시험편 사이의 불균일 접촉에 의한 오차를 줄이기 위하여 초음파 파형에서 시간 및 주파수 성분의 특성을 추출하여 신경회로망에 적용하였다. 그리고 이들 판파신호에서 추출한 시간 및 주파수 성분의 특성은 균열 크기 결정에 유용하게 적용될 수 있음을 증명하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.53-62
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• 1986

소재시험편(素材試驗片)과 맞대기 용접시험편(鎔接試驗片)을 대상(對象)으로 피로시험(疲勞試驗)을 행(行)하여 작용최대응력(作用最大應力)-피로수명(疲勞壽命)(S-N)선도(線圖), 소성변형율(塑性變形率)-하중반복회수(荷重反復回數)(${\varepsilon}_p$-N)선도(線圖), 초기균열발생시(初期龜裂發生時)의 소성변형율(塑性變形率)-피로수명(疲勞壽命)(${\varepsilon}_p-N_c$)선도(線圖) 및 균열성장율(龜裂成長率)-응력확대계수변동범위(應力擴大係數變動範圍)(da/dN-${\Delta}K$)선도(線圖)를 그려서 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)에서의 여러가지 피로거동(疲勞擧動)을 검토(檢討)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 하중반복회수(荷重反復回數) $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)는 용접부(鎔接部)가 소재부(素材部)의 약(約) 60%였으며 강복응력(降伏應力)에 대한 피로강도(疲勞强度)의 비(比)는 소재부(素材部)와 용접부(鎔接部)가 각각(各各) 0.72, 0.65로 나타났다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 S-N 선도(線圖)는 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 완만(緩慢)한 구간(區間)과 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 큰 구간(區間)으로 분류(分類)되어 작용최대응력(作用最大應力)이 작을 수록 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 커지는 현상(現象)을 보였다. 두 구간(區間)으로 구분(區分)되지 않은 S-N 선도(線圖)에 의한 피로강도(疲勞强度)에 비(比)해 $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)가 약(約) 83%에 해당(該當)하였다. 이는 낮은 응력(應力)에서 용접부(鎔接部) 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 크게 작용(作用)하는 때문이 아닌가 생각된다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 경우(境遇) 소재시험편(素材試驗片)에 비(比)해, 또 작용최대응력(作用最大應力)이 클수록 초기균열발생(初期龜裂發生)이 빠르고 균열발생직전(龜裂發生直前)의 소성변형율(塑性變形率)의 증가(增加)가 급격(急激)한 것을 알 수 있었다. 소재시험편(素材試驗片)에서 ${\varepsilon}_p-N_c$ 관계식(關係式)의 상수(常數) ${\alpha}$값이 0.42 로 Manson, Coffin의 연구결과(硏究結果)와 거의 일치(一致)하였고 용접시험편(鎔接試驗片)에서는 이 값이 0.28 로 이들의 연구결과(硏究結果)와 큰 차이(差異)를 나타내었는데, 이는 피로(疲勞)에 의한 용접부(鎔接部) 소성변형(塑性變形)의 급격(急激)한 변화(變化)와 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 작용(作用)했기 때문이 아닌가 생각된다. 이와 같은 결과(結果)로 볼 때 기존(旣存)의 강구조물(鋼構造物) 및 향후(向後) 신설(新設)될 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)의 품질(品質) 및 피로(疲勞)에 대한 안전성(安全性)에 적절(適切)한 대책(對策)이 요망(要望)되며, 이 분야(分野)에 관한 더 많은 연구(硏究)가 행(行)해져야 되리라고 사료(思料)된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권2호
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• pp.121-143
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• 2010

본 연구의 목적은 임플란트 형태 및 골 흡수가 피로 파절에 미치는 효과를 평가하는 것이다. 오스탬 임플란트 4가지 형태 즉 외부 연결 평행형, 내부 연결 평행형, 외부 연결 첨형, 내부 연결 첨형 선정하고, 8개 군으로 분류하였다. 또한 식립 높이에 따른 피로 수명 변화 조사하기 위하여 시료 고정 지그 표면으로부터 고정체를 각각 2mm, 4mm 노출시켜 피로 시험을 시행하였다. 피로 파절 실험은 하중 조건을 최대 하중 600N, 최소 하중 60N으로 하였으며, 스테인리스 스틸로 지그 제작하여 동적 하중 피로 시험기에 연결하고 고정 후 실온에서 14Hz로 실험하였다. 고정체, 지대주 나사 파절 양상, 파절 위치 등 관찰하기 위해 주사전자현미경 사용하였으며, 유한 요소 분석 하여 고정체, 지대주 나사에 나타나는 응력 분포, 파절면 양상 비교 분석하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 고정체를 2mm 노출시켜 피로 시험시 첨형 임플란트 피로 수명이 평행형보다 높고, 외부 연결형이 내부 연결형보다 높았다. 2. 고정체를 4mm씩 노출시켜 피로 시험시 평행형 임플란트 피로 수명이 첨형보다 높고, 외부 연결형 임플란트 피로수명이 내부 연결형보다 높았다. 3. 고정체 노출 높이가 2mm인 경우 내부 연결형은 모두 지대주 몸체, 고정체 육각부 접하는 경계부에서 수평으로 피로 파절 발생하였고, 외부 연결형은 고정체 육각부에서 고정체 나사부 방향으로 경사지게 또는 고정체 사공 간부에서 피로 파절 발생하였다. 고정체가 4mm 노출된 경우 임플란트 종류 무관하게 지대주 나사 첨부 고정체 사공간부에서 주로 발생하였다. 4. 피로 파절면 관찰은 모든 군에서 피로 줄무늬를 보였으며 취성파괴 특징인 벽개파면, 연성파괴 특징인 딤플무늬 등이 혼재되어 나타났다. 5. 압축력 받는 협측 유효 응력이 인장력 받는 설측보다 높고, 고정체에 작용하는 유효 응력이 지대주 나사에 작용하는 것보다 높았으며, 고정체에 작용하는 최대 유효 응력은 평행형에서 높았다. 따라서 교합력 많이 받는 구치부에서 내부 연결형 임플란트 식립시 각별한 주의 필요하다고 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1176-1181
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• 1998

VIM에 의해 제조된 0.55wt.% C-1.68wt.% Mn강을 사용하여 고주파 유도경화 베어링강의 특성을 조사하였다. 시편의 청정도는 DIN 50602에 의한 K4값이 6.41로 측정되어 높게 나타났다. 고주파 유도경화된 시편은 약 2.7mm의 유효경화층 깊이를 가진 표면경화층이 형성되었으며 불균질한 submicron크기의 lath 마르텐사이트가 표면경화층에 형성되었다. 회전접촉 피로 시험은 최대 헤르쯔 응력 492 kgmm$^{-2}$ 을 가하며 탄성유체 윤활조건에서 실시되었다. 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하에서 측정된 미소경도는 유도경화한 경우에 비해 표면직하 약 $500\mu\textrm{m}$ 깊이까지 증가하였다. 그 경도증가량의 최대치를 나타내는 위치는 표면에서부터 약 100$\mu\textrm{m}$ 깊이로 밝혀졌으며 백색부식영역 (white etching area)을 나타내었다 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하, 이 백색 부식영역에서 균열이 생성되고 전파하였다.

• 소성∙가공
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• 제19권6호
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• pp.337-343
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• 2010

Current need of weight reduction in automotive part increases the application for high strength steel (HSS). The various types of high strength steels have been used to produce chassis part, control arms and trailing arms for weight reduction and increasing of fatigue durability such as dual phase steel (DP) and ferrite bainite steel (FB). But, DP and FB steels have proven to show inferiority in durability as well as press formability. Edge cracking occurred often in flange forming and hole expansion processes is the major failure encountered. This paper discussed the behavior of edge stretchability of high strength steel of DP and FB steels. Experimental works have been conducted to study the effect of punch clearance and burr direction on hole expansion ratio (HER). Also finite element simulation (FEM) has been preformed to clarify the mechanism of flange crack and support the experimental results on HER of DP and FB steels. It was simulated the whole process of blanking process following by hole expansion process and ductile fracture criterion named the modified Cockcroft-Latham model which was used to capture the fracture initiation. From the hole expansion tests and FEM simulation studies it was concluded that ferrite bainite steel showed better stretch-flangeability than dual phase steel. It was attributed to the lower work hardening rate of ferrite bainite steel than dual phase steel at the sheared edge.

• 한국가스학회지
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• 제16권2호
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• pp.18-24
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• 2012

본 연구는 Type II 가스실린터의 20,000 회 피로시험과 파열시험시 음향방출시험을 병행하여 용기의 손상정도를 평가하고자 하였으며, 실험에 사용된 용기는 결함 크기가 $3mm{\times}3mm{\times}50mm$ (폭${\times}$깊이${\times}$길이)이고 결함 방향이 용기의 종방향 및 횡방향인 인공결함용기와 건전한 용기 등 세 종류이다. 피로시험시 발생된 음향방출신호는 종방향결함의 경우 전체 신호 중 결함에서 발생된 이벤트의 비율이 50 % 이상이며, 음향방출신호의 위치표정도 매우 정확하게 일치하였다. 또한 파열시험에서는 인공결함용기가 결함 위치에서 에상파열압력보다 낮은 압력으로 파열될거라는 예상과는 달리 인공결함용기의 파열압력은 건전한 용기와 큰 차이가 없었으며, 단지 종방향 인공결함용기의 경우 파열위치가 결함 위치와 근접하게 발생하였다. 이는 종방향 결함의 길이만큼 복합재료의 두께가 얇아지는 효과로 나타나게 되어 금속라이너의 피로반복시 결함 발생과 성장위치에 영향을 미친 것으로 판단된다.