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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.

A Kelvin foam plate ­ widely used in the energy and transport industries as a lightweight structural material ­ was examined to estimate its Young’s modulus using ultrasound. An isotropic tetrakaidecahedron foam structure was designed in SolidWorks and printed using 3D printer with an ABS plastic material. The 3D printed foam structure was used to build a foam plate with a 14mm thickness (50mm×100mm in size) for the ultrasonic test. The Kelvin foam plate, a significantly porous medium, was completely filled with paraffin wax to enable the ultrasound to penetrate through the porous medium. The acoustic wave velocity of the wax-filled Kelvin foam was measured using the time of flight (TOF) method. Furthermore, the elastic modulus of the Kelvin foam was estimated based on an elastic structural model developed in this study. The Young’s modulus of the produced Kelvin foam was observed to be approximately 3.4% of the bulk value of the constituent material (ABS plastic). This finding is consistent with experimental and theoretical results reported by previous studies.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
광섬유 브래그 격자 센서가 있는 광섬유 라인에 라만 OTDR을 이용한 분포 온도 및 변형률 측정 가능성에 대한 연구 = Measurement of Distributed Temperature and Strain Using Raman OTDR with a Fiber Line Including Fiber Bragg Grating Sensors 권일범, 변종현, 전민용 pp.443-450
카메라 이미지 처리를 통한 프레스 패널의 크랙결함 검출 = Automatic Crack Detection on Pressed Panels Using Camera Image Processing with Local Amplitude Mapping 이창원, 정휘권, 박규해 pp.451-459
배관 변형 및 처짐 감시를 위한 광섬유 센서의 활용 = Application of Fiber Optic Sensors for Monitoring Deflection and Deformation of a Pipeline 이진혁, 김대현 pp.460-465
고온 계측 열화상 시스템 구현을 위한 복사에너지 필터링 연구 = Radiant Energy Filtering to Enhance High Temperature Measurement by a Thermography System 윤석태, 조용진, 정호석 pp.466-473
초음파와 탄성 구조 모델을 이용한 캘빈 폼 재료의 탄성계수 평가 = Characterization of Elastic Modulus of Kelvin Foam Using Elastic Structural Model and Ultrasound 김우찬, 김노유 pp.474-482

강자성 배관의 원격장 와전류 결함 신호 검출에 GMR Sensor의 적용성 연구 = GMR Sensor Applicability to Remote Field Eddy Current Defect Signal Detection in a Ferromagnetic Pipe 박정원, 박재하, 송성진, 김학준, 권세곤 pp.483-489
홀센서를 사용한 펄스와전류탐상 신호의 수치모델링 및 코일센서 신호와의 특성 비교 = Numerical Modeling of the Hall Sensor Signal Used in Pulsed Eddy Current Testing and Comparison of Its Characteristics with a Coil Sensor Signal 신영길 pp.490-495
카메라를 이용한 고압 증기 배관 누설/진동 감시시스템 개발 = Development of Leak and Vibration Monitoring System for High Pressure Steam Pipe by Using a Camera 전형섭, 서장수, 채경선, 손기성, 김세오, 이남희 pp.496-503
원자력발전 고방사선구역 소구경 노즐에 대한 자동화검사 기술 = Automatic Inspection Technology for Small Bore Penetration Nozzle in High Radiation Area of Nuclear Power Plant 류승우, 윤기봉, 전규민, 성운학 pp.504-509

참고문헌 (10건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Y. H. Ko, D. J. Lim and H. S. Yoon, "The impact analysis of porous foam materials,"Proceedings of Korean Society of Precision Engineering, Korean Society of Precision Engineering, Vol. 3, pp. 678-681 (2003) 미소장
2 P. Kumar, "Investigation of Kelvin-like solid foams for potential engineering applications: An attractive set of geometrical and thermo-hydraulic properties," Ph. D thesis, Department of Mechanical Engineering, Aix-Marseille University, France (2014) 미소장
3 Effect of nitinol implant porosity on cranial bone ingrowth and apposition after 6 weeks. 네이버 미소장
4 Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications 네이버 미소장
5 Strength properties of waxes at various temperatures and their practical application. 네이버 미소장
6 Mechanics of Composite Materials: Past, Present, and Future 네이버 미소장
7 T. Kohout, R. Karlqvist, I. J. Lassila, J. J. Eskelinen, A. Hortling, L. Pesonen and E. Hæggström, "Ultrasonic determination of porosity in homogeneous ceramic samples,"Geophysica , Vol. 49(1-2), pp. 25-32 (2013) 미소장
8 E. Andrews, W. Sanders and L. J. Gibson, "Compressive and tensile behaviour of aluminum foams," Material Science Eng. A, Vol. 270, pp. 113-124 (1999) 미소장
9 M. F. Ashby, A. G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson and H. N. G. Wadley, "Metal Foams: A Design Guide,"Elsevier (2000) 미소장
10 The effect of structural defects on the compressive behavior of closed-cell Al foam 네이버 미소장

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