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[국내논문] 음향방출을 이용한 유리의 비커스 압입 균열 특성
Characteristics of Cracks under Vickers Indentation in Glass Using Acoustic Emission 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.16 no.1, 2012년, pp.72 - 77  

박혜연 (부경대학교 대학원) ,  이종규 (부경대학교 물리학과) ,  박흥일 (부경대학교 신소재공학부) ,  이병우 (부경대학교 신소재공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Acoustic emission (AE) is known to be sensitive to fracture process and so it was expected that AE data may propose as a means of monitoring the fracture information. The aim of this study is to analyze the characteristic of AE signal emitted from glass during Vickers indentation. To observe AE char...

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문제 정의

  • 본 논문에서는 취성재료인 유리와 코팅유리에 압입파괴법의 일종인 비커스 압입법을 이용하여 압입하중에 따라 검출 되는 AE 신호를 관찰한다. 그리고 이때 유리 표면에 발생되는 균열과 AE 파형과의 연관성 및 그 특성들을 이해하는 것이 목적이다.
  • 본 논문에서는 취성재료인 유리와 코팅유리에 압입파괴법의 일종인 비커스 압입법을 이용하여 압입하중에 따라 검출 되는 AE 신호를 관찰한다. 그리고 이때 유리 표면에 발생되는 균열과 AE 파형과의 연관성 및 그 특성들을 이해하는 것이 목적이다.
  • AE 신호의 측정을 위해 100kHz-3MHz의 대역통과 필터를 사용하였고 임계전압값은 20mV로 배경 잡음의 전압 레벨보다도 약간 크게 설정하였다. 이는 이 임계값보다 AE 신호의 진폭이 높게 올라가는 것을 AE 신호로서 측정할 수 있도록 설정5)하여 재료 표면에 균열 발생 시 나타나는 AE 특성을 조사한다. 이와 같이 압입시험 중 발생되는 음향방출 신호의 측정 시스템을 Fig.

가설 설정

  • (a)는 비커스 압흔, (b)는 라디알/메디안 균열, (c)는 압흔과 라디알/메디안 균열 근처의 후광(halo)을 표시한 것으로써 이는 표면 아래의 레터럴 균열로부터 반사된 것이다.6) 이로부터 표면 아래에 발생 하는 레터럴 균열의 근거 및 평면도 사진에서 그 크기도 측정 할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
음향방출시험은 어떤 기술인가? 4) 이때 발생한 균열들의 특성은 비파괴검사의 일종인 음향방출시험(Acoustic Emission Test, AE)을 이용하여 검토한다. 음향방출시험은 재료가 외부의 응력작용으로 변형 및 파괴가 일어날 때 재료 내부의 특성 및 작용응력 형태에 따라 방출되는 탄성파를 표면에 부착시킨 센서로 검출하여 이를 전기적 신호로 변환시켜 그 신호들을 해석함으로써 재료내부에서 일어나고 있는 여러 현상들을 파악하는 기술이다.5)
세라믹스란? 최근 구조재료의 경량화에 따라 비강도 및 비강성, 내식성을 갖춘 고기능성인 세라믹스는 구조기기 부품 외에도 전기전자, 화학, 광학 및 생체분야의 중요한 소재로 사용되고 있다.1) 세라믹스는 이온결합이나 공유결합을 취하는 취성재료로써 극히 미소한 변형에도 그 내부에 축적되는 에너지는 크며 응력을 완화시키기 위해 미소균열을 발생시키는 특징을 가진다. 미소균열은 세라믹스 취성파괴 연구의 근본 출발점이 되므로 세라믹스의 기계적 성질에 대한 정량적인 평가를 위해서는 파괴거동을 규명하기 위한 보다 미시적인 접근이 필요하다.
세라믹스를 실제 산업제품으로 사용 범위를 넓히기 위해, 균열 발생에 따라 방출되어지는 AE파형을 검토해보는 연구가 필요한 이유는? 세라믹스를 실제 산업제품으로 사용 범위를 넓히기 위해서 세라믹스의 파괴역학 이론을 배경으로 취성재료에 IF법과 AE 시험을 적용하여 이때 발생하는 균열 발생 및 전개에 따라 방출되어지는 AE 특성을 검토해 보는 연구가 필요하다. 이는 재료에 발생한 미소 균열의 생성과 진전과정에서 발생한 AE 파형을 정확하게 검출 및 감시하는 것에 의해 재료의 수명 예측 등 객관적인 건전성 평가에도 응용할 수 있기 때문이다.
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참고문헌 (9)

  1. Chang-Hun Lee et al., 2004, "A study on the non-destructive characteristics of the composite structures using the acoustic emission", The Korean Society for Composite Materials, Vol. 1, pp. 139-142. 

  2. Byung-Koog Jang, Sang-Kuk Woo, 1998, "Evaluation of fracture behavior and formation of microcrack of alumina ceramics by acoustic emission", Journal of the korean ceramic society, Vol. 35, No 6, pp. 551-558. 

  3. B. R. Lawn, E. R. Fuller, 1975, "Equilibrium penny-like cracks in indentation fracture", Journal of Materials Science, Vol. 10, No. 12, pp. 2016-2024. 

  4. D. B. Marshall et al., 1982, "Elastic/plastic indentation damage in ceramics: The lateral crack system", Journal of the American Ceramic Society, Vol. 65, No. 11, pp. 561-566. 

  5. J. O. Lee et al., 2003, "Acoustic Emission and its Applications", State of the art report, Vol. 21, No. 2, pp. 156-164. 

  6. J. T. Hagun, M. V. Swan, 1978, "The origin of median and lateral cracks around plastic indents in brittle materials", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 11, No. 15, pp. 2091-2102. 

  7. S. H. Lee, H. C. Kim, 1984, "Acoustic emission during indentation fracture of soda-lime glass", Journal of Materials Science Letters, Vol. 3, No. 10, pp. 907-910. 

  8. G. R. Anstis et al., 1981, "A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I. direct crack measurements", Journal of the American Ceramic Society, Vol. 64, No. 9, pp. 533-538. 

  9. N. H. Faisal et al., 2009, "The use of acoustic emission to characterize fracture behavior during Vickers indentation of HVOF thermally sprayed WC-Co coatings", Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 18, No. 4, pp. 525-535. 

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