• Elastomers and Composites
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• 제38권2호
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• pp.175-179
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• 2003

For the total description of mechanical behaviors of elastomers, it is necessary to know the so-called rheological constitutive equation i.e. the strain-energy density function (W) in case of elastomers, which necessitates biaxial tensile results of elastic body. This paper first describes the experimental results of biaxial tensile measurements on poly(siloxane) model networks. W was estimated from its differential form i.e. the $1^{st}$ differential of W is stress. The W was found to reproduce the experimental stress-strain results, and the W estimated for silica filled poly(siloxane) networks suggest a different behavior between conventional precipitated silica and in situ formed silica. The difference suggests the different surface property of the two silicas.

• 한국추진공학회지
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• 제26권5호
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• pp.1-10
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• 2022

로켓엔진용으로 개발된 구리크롬 합금에 대해 저주기 피로시험을 수행하고 여러가지 피로수명 예측방법을 이용해 예측수명을 구하여 이를 시험수명과 비교하여 보았다. 피로수명 예측방법으로는 Coffin-Manson 관계식, 소성 및 전 변형률 에너지 밀도 관계식, Smith-Watson-Topper 관계식, Tomkins 관계식, Jahed-Varvani 관계식 등 총 6가지 방법을 이용하였다. 피로 예측수명을 계산한 결과 모든 방법에서 시험수명 대비 분산범위 2 이내를 만족하였다. 예측수명 편차의 정량적 확인을 통해 전 변형률 에너지 밀도 관계식이 가장 우수한 결과를 나타냈다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권1호
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• pp.17-22
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• 2018

본 논문에서는 임베딩 패키지의 솔더 조인트 신뢰성에 미치는 솔더 조인트의 에이징 효과를 유한요소법에 의한 수치해석을 통해 연구하였다. SAC305 솔더 조인트의 에이징 시간은 0, 60, 180 일이 적용되었고 신뢰성 분석을 위해 패키지 휨, ECS(Equivalent Creep Strain) 및 TSED(Total Strain Energy Density)이 분석되었다. 연구결과에 따르면 임베딩 패키지의 휨이 비임베딩 패키지에 비해 감소하여 임베딩 패키지내 솔더 접합부의 신뢰성이 높을 것으로 예측되었다. 또한, 에이징 시간이 길수록 임베디드 패키지의 휨이 감소하지만 솔더 조인트의 신뢰성 수명도 감소할 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.234-242
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• 2002

A shape optimal design of synthetic intervertebral disc prosthesis is performed using a three-dimensional finite element method. Geometric parameters are introduced to model the cross-sectional geometry of the intervertebral disc. It is assumed that the total strain energy in the intact intervertebral disc is minimized under the normal load conditions, as often cited in other references. To calculate the stain energy density, both the nonlinear material properties and the large deformations are taken into account. The design variables of the annulus fiber angle and the area ratio of the nucleus pulposus are calculated as 31°and 30%, respectively, which complies well with the intact disc. Thus, the same optimization procedure is applied to the design of the synthetic intervertebral disc prosthesis whose material properties are different from the intact disc. For the given synthetic material properties, the values of 67°and 24% for the fiber angle and the area ratio are obtained.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2013

In this talk, I will present two research works in progress, which are: i) mapping of piezoelectric polarization and associated charge density distribution in the heteroepitaxial InGaN/GaN multi-quantum well (MQW) structure of a light emitting diode (LED) by using inline electron holography and ii) in-situ observation of the polarization switching process of an ferroelectric Pb(Zr1-x,Tix)O3 (PZT) thin film capacitor under an applied electric field in transmission electron microscope (TEM). In the first part, I will show that strain as well as total charge density distributions can be mapped quantitatively across all the functional layers constituting a LED, including n-type GaN, InGaN/GaN MQWs, and p-type GaN with sub-nm spatial resolution (~0.8 nm) by using inline electron holography. The experimentally obtained strain maps were verified by comparison with finite element method simulations and confirmed that not only InGaN QWs (2.5 nm in thickness) but also GaN QBs (10 nm in thickness) in the MQW structure are strained complementary to accommodate the lattice misfit strain. Because of this complementary strain of GaN QBs, the strain gradient and also (piezoelectric) polarization gradient across the MQW changes more steeply than expected, resulting in more polarization charge density at the MQW interfaces than the typically expected value from the spontaneous polarization mismatch alone. By quantitative and comparative analysis of the total charge density map with the polarization charge map, we can clarify what extent of the polarization charges are compensated by the electrons supplied from the n-doped GaN QBs. Comparison with the simulated energy band diagrams with various screening parameters show that only 60% of the net polarization charges are compensated by the electrons from the GaN QBs, which results in the internal field of ~2.0 MV cm-1 across each pair of GaN/InGaN of the MQW structure. In the second part of my talk, I will present in-situ observations of the polarization switching process of a planar Ni/PZT/SrRuO3 capacitor using TEM. We observed the preferential, but asymmetric, nucleation and forward growth of switched c-domains at the PZT/electrode interfaces arising from the built-in electric field beneath each interface. The subsequent sideways growth was inhibited by the depolarization field due to the imperfect charge compensation at the counter electrode and preexisting a-domain walls, leading to asymmetric switching. It was found that the preexisting a-domains split into fine a- and c-domains constituting a $90^{\circ}$ stripe domain pattern during the $180^{\circ}$ polarization switching process, revealing that these domains also actively participated in the out-of-plane polarization switching. The real-time observations uncovered the origin of the switching asymmetry and further clarified the importance of charged domain walls and the interfaces with electrodes in the ferroelectric switching processes.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권5호
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• pp.1579-1587
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• 2022

The effects of hydride amount (20-850 wppm), orientation (circumferential and radial), and temperature (room temperature, 100 ℃, 200 ℃) on the axial mechanical properties of Zircaloy-4 cladding were comprehensively examined. The fraction of radial hydride fraction in the cladding was quantified using PROPHET, an in-house radial hydride fraction analysis code. Uniaxial tensile tests (UTTs) were conducted at various temperatures to obtain the axial mechanical properties. Hydride orientation has a limited effect on the axial mechanical behavior of hydrided Zircaloy-4 cladding. Ultimate tensile stress (UTS) and associated uniform elongation demonstrated limited sensitivity to hydride content under UTT. Statistical uncertainty of UTS was found small, supporting the deterministic approach for the load-failure analysis of hydrided Zircaloy-4 cladding. These properties notably decrease with increasing temperature in the tested range. The dependence of yield strength on hydrogen content differed from temperature to temperature. The ductility-related parameters, such as total elongation, strain energy density (SED), and offset strain decrease with increasing hydride contents. The abrupt loss of ductility in UTT was found at ~700 wppm. Demonstrating a strong correlation between total elongation and offset strain, SED can be used as a comprehensive measure of ductility of hydrided zirconium alloy.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1403-1409
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• 2010

니켈기 초내열합금은 고온 강도를 지속적으로 증가시키며 현재 비행기 엔진, 선박 엔진 및 발전용 가스터빈 고온 부품 등을 만드는 가장 중요한 소재로 오래전부터 사용되어져 왔다. 이러한 부품의 수명을 연장하기 위해서는 사용 환경과 유사한 조건에서의 피로수명 예측이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 블레이드 소재인 니켈기 초내열합금 IN738LC에 대하여 실제운전환경과 유사한 조건을 설정하여 다양한 변형률 범위와 온도에서 시험을 수행하였다. 저주기 피로수명을 예측하기 위하여 변형률 에너지 밀도와 파단 사이클과의 관계를 사용하였다. 수명의 예측은 시험결과를 토대로 변형률 에너지법과 Coffin-Manson법에 의하여 예측을 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.753-758
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• 2011

초내열합금인 GTD-111은 고온강도와 내산화성이 우수하여 가스터빈에서 사용되는 소재이다. 초내열합금의 피로 수명 예측은 가스터빈의 효율을 개선하기 위하여 매우 중요하다. 본 연구에서의 저주기 피로시험은 실제 운전 환경과 유사하게 변형률 범위, 온도를 다양하게 설정하여 시험을 수행하였다. GTD-111의 저주기 피로수명을 예측하기 위하여 변형률 에너지 밀도와 파단 사이클과의 관계를 이용하였다. 시험결과를 토대로 변형률 에너지법과 Coffin-Manson법에 의하여 피로수명을 예측하였다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.9-17
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• 2003

타이어 벨트층내의 코드간 균열연결 및 층간균열진전을 모사하기 위해 자유단을 갖는 2층 고무/코드 적층시험편에 대한 4~11mm 변위제어 실험을 수행하였다. 자유단의 코드간 균열연결시의 폭방향 균열진전량은 45$^{\circ}$ 경사진 코드들간 길이의 절반에 도달할 때의 측정값으로 하였으며, 이는 탐침법에 의해 측정되었다 또한, 자유단에서 코드들간 균열연결을 모사하기위해 2차원의 이상화된 모델링 기법을 고안하였다. 이론수명은 테어링에너지(균열파단면의 단위면적당 방출에너지)를 이용하여 코드간 균열연결수명(임계값)과 이후 최종파손까지의 수명으로 구분하였으며, 이들을 각기 실험값과 비교하였다. 임계값까지의 수명예측은 실험과 비교하여 약 20%, 최종파손까지 약 65%의 오차가 발생하였다. 따라서, 전체 이론수명은 실험과 비교하여 약 45%의 오차를 발생하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.332-339
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• 2018

섬유 금속 적층판(Fiber metal hybrid laminate, FML)은 금속재료와 FRP의 접합으로 기존의 금속 소재가 가지지 못했던 뛰어난 물성과 가벼운 무게로 경제적인 구조용 재료로 사용된다. 그러나 섬유의 형태와 종류, 적층조건에 따라 물성의 차이가 크며, 파괴거동을 예측하기 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 Al6061-T6 합금에 직조형태의 유리섬유 플라스틱(GFRP, GEP118)을 적층피막한 복합재의 파손거동에 대해 연구한다. Al합금에 GFRP 1, 3, 5 겹을 피막한 3가지 조건으로 성형하고, 피막의 적층수를 변수로 정적시험과 저주기 피로시험을 병행하여 파손거동을 분석하였다. 저주기 피로시험에서는 변형률-수명 해석, 전변형률 에너지밀도법을 사용하여 분석하고, 피로수명을 예측하여 하이브리드 재료에 대한 수명예측성을 분석하였다. 인장해석 결과, GFRP 피막으로 인한 강화효과는 없었고, 피로시험시 나타나는 히스테리시스 형상은 GFRP피막 유무와 피막 수에 상관없이 모재인 Al합금의 거동을 따랐다. 저주기 피로시험 결과 GFRP의 피막으로 피로강도가 증가하였지만, GFRP의 두께에 따라 비례하여 증가하지는 않았다.