Hertzian contact tests were used to investigate the evolution of fracturedamage in the coating layer as functions of contact load and coating thickness by studying crack patterns in porcelain on glass-infiltrated alumina bilayer system conceived to simulate the crown structure of a tooth. Cone cracks initiated at the coating top surface without delamination at interface and crack propagation to substrate. Preferentially the cracks made multi-cracks at the coating top surface rather than proceeding to interface. The cracks were highly stabilized with wide ranges between the loads to initiate first cracking and to cause final failure im-plying damage-tolerant capability. Finite element modelling was used to evaluate the stress distribution. Maximum tensile stress were responsible for the cracking at the coating layer and had a profound influence on the crack pattern and fracture damage in the layered structure materials.
이 논문에서는, 반도체 칩과 리드프레임을 결합하는 과정에서 점탄성 접착제층에 발생하는 잔류응력 문제를 다루고 있다. 접착제층은 “열유동단순”거동을 한다고 가정하였다. 접착제층에서의 응력들은 경계요소법을 사용하여 조사하였다. 매우 큰 응력 구배가 계면 모서리에서 발생하는데, 그러한 응력들은 국부 항복을 일으키거나, 칩과 리드프레임의 박리를 야기시킬 수 있음을 보여주고 있다.
Electrically debonding adhesives[EDA], one of the controlled delamination materials[CDM] is reviewed. CDM can be defined as the ability to separate adhesive bonded assemblies without causing damage to the substrates. Its application includes electronics, medical surgery, dentistry, building and general manufacturing where the opportunity to separate assemblies is important. There are several important mechanisms of EDAs; faradaic reaction, phase separation and anode detachment, cathodic debonding, gas emission mechanism, and mechanical stresses. These mechanisms are reviewed with various research results. Since the mechanism behind the electrochemical debonding of adhesives is not well understood, this review aims to help the research scientists in the industries. Finally, new applications of EDA are introduced as new business opportunity.
We investigated a correlation between morphology and photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes fabricated by well-controlled anodization processes. Anodization in an ethylene-glycol-based electrolyte solution accelerated the rapid grow rate of TiO2 nanotubes, but also cause problems such as delamination at the interface between TiO2 nanotubes and a Ti substrate, and debris on the top of the nanotube. The applied voltages for the anodization of TiO2 were adjusted to avoid the interface delamination. The heat treatment and the anodizing time were also controlled to enhance the crystallinity of the as-prepared TiO2 nanotubes and to increase the surface area with the varied length of the anodized TiO2 nanotubes. Additionally, a 2-step anodization process was utilized to remove the debris on the tube top. The photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes prepared with the carefully tailored conditions were investigated. By removing the debris on TiO2 nanotubes, applied bias photon-to-current efficiency (ABPE) of TiO2 nanotubes increased up to 0.33%.
유한한 곡률을 가진 적층복합재 구조의 저속충격손상을 평가하기 위하여 곡률반경이 각각 50, 150, 300, 500 mm인 쉘 형태의 시편을 CFRP로 제작하여 충격실험을 행하고, 충격거동과 충격손상을 평판의 경우와 비교하여 고찰하였다. 실험결과는 비선형 유한요소해석의 결과와 비교하였다. 충격손상의 평가를 위해 충격거동을 측정한 결과 강성과 곡률반경이 쉘의 동적 충격거동에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 충격거동과 충격손상은 밀접한 상호관계가 있으므로 구조의 곡률반경을 독립변수로 선정하여 충격손상을 평가하였다. 곡률반경이 감소하면서 복합재 쉘에는 동일한 충격조건에서 더 큰 최대 접촉력이 발생하였고, 가장 곡률이 심한 곡률반경 50 mm의 쉘에서는 평판의 약 1.5배에 이르는 최대 접촉력을 나타내었다. 따라서 동일한 충격조건 하에서 곡률반경 50 mm의 쉘에서는 평판의 경우보다 약 2.7때정도 더 큰 층간분리가 내부에 발생하였으며, 층간분리의 분포 또한 평판의 경우와는 달리 충격면에 가까운 계면에도 광범위하게 발생하는 경향이 곡륜반경이 감소할수록 더욱 현저하였다. 이는 곡률을 가진 구조가 평판 구조보다 손상저항성이 더 작은 것을 의미하므로 복합재료 설계 시 구조의 기하학적 형상을 반드시 고려하여야 한다.
자동차용 유압브레이크 고무호스 어셈블리 제품은 자동차에 장착되어 실제로 사용 중에 가압, 굽힘, 비틀림, 열하중 등의 복합적인 스트레스를 받는다. 고무호스의 재질은 EPDM(ethylene-propylene diene monomer)고무와 PVA(polyvinyl acetate)섬유 보강층 그리고 중간고무로 NR(natural rubber)고무가 사용되고 있다. 고무호스 어셈블리 제품의 내구성과 파괴 메커니즘을 조사하기 위해 굽힘과 비틀림의 반복하중 사이클 수가 10만, 20만, 30만, 40만, 최종파열 사이클 수까지 되도록 시험하였다. 유압브레이크 고무호스의 초기크랙 발생을 알아보기 위해 제품 시험편을 다이아몬드 휠커터를 이용하여 수직 절단하여 폴리싱한 후 광학현미경과 주사형 전자현미경(SEM)으로 단면을 관찰하였다. 40만 사이클의 피로하중을 받은 시험편을 보면 외면고무와 PVA섬유 사이의 계면을 따라 길이 1mm의 층간분리가 일어났으며, 이러한 손상은 외면고무의 표피층으로 균열을 진전시켜 고무호스를 최종적으로 찢어지게 하는 것이다.
In this paper, static and fatigue bending strengths of CFRP(carbon fiber reinforced plastic laminates having impact damage(FOD) are evaluated. Composite laminates used for this experiment are CF/EPOXY and CF/PEEK orthotropy laminated plates, which have two-interfaces[${0^0}_4{90^0}_4}$]$_sym$. A steel ball launched by the air gun colides against CFRP laminates to generate impact damages. The damage growth during bending fatigue test is observed by the scanning acoustic microscope(SAM). When the impacted side is compressed, the residual fatigue bending strength of CF/PEEK specimen P is greater that that of CF/EPOXY SPECIMEN B. On the other hand, when the impacted side is in tension, the residual fatigue bending strength of CF/PEEK speicemen P is smaller than that of CF/EPOXY specimen B. In the case of impacted-side compression, fracture is proposed from the transverse crack generated near impact point. On the other hand, fracture is developed toward the impact point from the edge of interface-b delamination in the case of impacted-side tension.
A low temperature decal (LTD) transfer method is tried to fabricated hydrocarbon (HC) membrane based MEA. Sandwiched structures of outer ionomer/catalyst/carbon coating/substrate, which had been developed for Nafion membrane, are used for transfer of catalyst to the HC membrane. Performances of the HC MEA before and after 500hr continuous operation are compared and it is found that a severe delamination occurs at the interface between the HC membrane and the catalyst layer, which is the main reason of the low performance and its degradation. The delamination is due probably to the different nature of HC membrane to the Nafion ionomer. A substitutional method, therefore, is suggested to overcome this. In such a way, the outer ionomer process is removed and the low transfer rate of catalyst by skipping the ionomer process is compensated with optimization of other process variables such as transfer time or temperature. The resulting performance is superior to the original LTD method, which can be explained in terms of low resistive components both in ohmic and kinetic.
This paper describes a damage accumulation mechanism in cross-ply CFRP laminates $[0_2/90_2]_{2S}$ subjected to out-of-plane loading. Drop-weight impact and static indentation tests were carried out, and induced damage was observed by ultrasonic C-scan and an optical microscope. Both tests gave essentially the same results for damage modes, sizes, and load-deformation history. First, a crack occurred in the bottom $0^{\circ}$ layer accompanying some delamination along the crack caused by bending stress. Then, transverse cracks occurred in the middle $90^{\circ}$ layer with decreasing contact force between the specimen and the indenter. Measured local strains near the impact point showed that the stress state changed from a bending dominant state to an in-plane tensile dominant state. A cohesive interface element was used to simulate the propagation of multiple delaminations and transverse cracks under static indentation. Two types of analytical models are considered, one with multiple delaminations and the other with both multiple delaminations and transverse cracks. The damage obtained for the model with only multiple delaminations was quite different from that obtained from the experiment. However, the results obtained from the model with both delaminations and transverse cracks well explain the characteristics of the damage obtained in the experiment. The existence of the transverse cracks is essential to form the characteristic impact damage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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