초음파와 탄성 구조 모델을 이용한 캘빈 폼 재료의 탄성계수 평가

김우찬; 김노유

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김우찬 (Massachusetts Institute of Technology) 김노유 (한국기술교육대학교)

저널정보: 한국비파괴검사학회 비파괴검사학회지 비파괴검사학회지 제36권 제6호

발행연도: 2016.12

수록면: 474 - 482 (9page)

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가벼운 다공성 구조재로서 널리 사용되는 캘빈 폼(foam) 재료의 탄성특성을 초음파를 이용하여 조사하였다. 캘빈 폼의 구조는 tetrakaidecahedron의 단위 셀(unit cell)이 규칙적으로 3차원 배열된 구조를 갖고 있는데 본 연구에서는 SoildWorks 프로그램에서 캘빈 단위 셀을 설계하고 ABS 플라스틱 재료를 이용하여 3차원 프린터로 제작한 후 초음파시험을 수행하였다. 캘빈 구조체는 기공이 많은 재료이기 떄문에 초음파가 투과할 수 없어서 빈 공간을 모두 파라핀 왁스로 충진하여 초음파가 투과할 수 있도록 하였다. 파라핀을 충진한 캘빈 구조체는 초음파의 비행시간(TOF)을 이용하여 초음파 속도를 계산한 후, 이 복합 구조체에 대한 탄성 구조 모델을 기반으로 캘빈 구조체만의 탄성계수를 계산하였다. 측정된 캘빈 구조체의 탄성계수 값은 모재(ABS 플라스틱) 탄성계수의 약 3.4%가 되는 것으로 나타났는데 이 평가 결과는 선행된 연구 결과들에서 나타난 실험값이나 이론 해석 결과와 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

#캘빈 구조체 #초음파검사 #음속 #다공성 물질 #탄성계수 #Kelvin Cell Structure #Ultrasonic Test #Acoustic Wave Velocity #Porous Material #Elastic Modulus

초록
Abstract
1. 서론
2. 등방성 캘빈 폼 구조체의 설계 및 제작
3. 캘빈-왁스 복합체의 초음파 음속시험
4. 캘빈-왁스 복합체의 단순 혼합 모델
5. 캘빈 폼의 탄성구조 모델
6. 캘빈 폼(Foam)의 탄성계수
7. 측정된 캘빈 폼 탄성계수의 타당성 검토
8. 결론
References

참고문헌 (10)

참고문헌 신청

[학술대회논문] - Y. H. Ko / 2003 / The impact analysis of porous foam materials / Proceedings of Korean Society of Precision Engineering, Korean Society of Precision Engineering 3 : 678 ~ 681

[학위논문] - P. Kumar / 2014 / Investigation of Kelvin-like solid foams for potential engineering applications: An attractive set of geometrical and thermo-hydraulic properties / Ph. D / Aix-Marseille University

[학술지(정기간행물)] - R. A. Ayers / 1999 / Effect of nitinol implant porosity on cranial bone ingrowth and apposition after 6weeks / Journal of Biomedical Materials Research 45 (1) : 42 ~ 47

[학술지(정기간행물)] - G. Ryan / 2006 / Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications / Biomaterials 27 (13) : 2651 ~ 2670

[학술지(정기간행물)] - R. G. Craig / 1967 / Strength properties of waxes at various temperatures and their practical application / J. Dent. Res 46 (1) : 300 ~ 305

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김노유

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