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SiC 세라믹 담체에 대한 피로강도저하계수의 평가
Evaluation of Fatigue-Strength-Reduction Factor for SiC Ceramic Substrate 원문보기

한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 2부, 2011 May 27, 2011년, pp.989 - 992  

백석흠 (동아대학교 기계공학과) ,  조석수 (강원대학교 삼척캠퍼스 자동차공학과)

초록
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삼원 촉매는 주로 코제라이트 세라믹으로 제작되는 다공성 부품이다. 그러나 코제라이트 세라믹은 열적충격온도가 낮아 엔진의 혼합기가 농후한 경우 삼원촉매의 열적 내구성이 급격히 떨어져 내구 수명을 제대로 만족시키지 못하는 차량이 급격히 증가하고 있다. 따라서 본 논문은 유한요소법으로 구한 SiC 세라믹 재료의 등가 물성치를 기초로 SiC 세라믹 촉매 담체의 기계적 물성치를 유한요소해석용시험편으로 구한 뒤 SiC 세라믹 촉매담체가 실차에 설치될 경우의 열피로 성능에 대하여 평가하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 SiC 세라믹 촉매 담체의 열 피로와 확률적 안전성 평가를 설계 단계에서 검토하기 위해 아래의 두 과정을 제안한다. SiC 세라믹 재료의 물성치는 조석수 등[4,5]이 제안한 유한요소해석을 이용한 등가탄성방법을 이용하여 SiC 세라믹 촉매 담체의 기계적 물성치를 구한다.
  • 이러한 결과는 강도저하계수모델의 경우 부품을 둘러싼 모든 공학적 환경을 고려하는데 비해 멱급수 동적피로손상모델은 응력부식균열에 바탕을 둔 역학적 환경만 고려하였기 때문이라 생각된다. 따라서 본 연구에서는 강도저하계수모델을 이용하여 삼원촉매의 안전성을 평가하기로 한다.

가설 설정

  • 둘째, 세라믹 하니컴 구조체 효과이다. 즉, 축방향파단계수의 관점에서 파악하면 코제라이트 세라믹담체의 파단계수(4.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
삼원 촉매의 강도에 영향을 미치는 인자에는 무엇이 있는가? (1) 확률적 인자 (probability factor: Fp) (2) 피로 인자 (fatigue factor: Ff) (3) 크기 인자 (size factor: Fs)
SiC 세라믹으로 제조된 삼원 촉매 담체의 특징은 무엇인가? SiC 세라믹으로 제조된 삼원 촉매 담체 강도는 재료 내부의 확률적 결함 분포에 강하게 의존하고 있어 큰 분산이 있을 경우 강도를 현저히 저하시키는 경향이 있다. 또한, 파단계수 시험편과 삼원 촉매 담체의 표면적 또는 체적사이에는 큰 차이가 있으므로 크기 효과(최약 결함 링크 이론)에 의하여 큰 체적의 부품은 긴 링크를 만들게 되고 이것은 더 약한 링크를 만들기 때문에 강도를 저하시킨다. 세라믹의 경우 수분 등을 포함한 열악한 환경 속에서 가동되면 강도가 시간에 따라 서서히 감소하게 되는 피로 현상을 보이게 된다.
SiC 세라믹 담체가 코제라이트 세라믹 담체보다 파손 확률에 의한 안전율이 높은 이유는 무엇인가? (4) 파손확률에 의한 안전율은 동일하중조건에서 SiC 세라믹 담체가 코제라이트 세라믹 담체에 비하여 16.3배 정도 높으며 그 원인으로 전자 담체가 후자 담체에 비하여 재료 자체와 구조체로서의 강도가 높게 나타나고 열응력이 낮게 발생되기 때문이다.
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