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모아레 간섭계와 모델교정법을 이용한 솔더 합금의 점소성 물성치 역추정
강진혁,이봉희,주진원,최주호,Gang, Jin-Hyuk,Lee, Bong-Hee,Joo, Jin-Won,Choi, Joo-Ho 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.1
본 연구에서는 전자패키지에 사용되는 솔더 재료의 점소성 물성치를 규명하였다. 이를 위해 전자패키지와 비슷한 변형을 보이는 시편을 제작하였고 모아레 간섭계를 이용하여 열사이클 하에서의 변형을 측정한 뒤 시편의 굽힘 변위와 솔더의 전단 변형률을 구하였다. 시편에 대해 점소성 유한요소해석을 실시하였고 해석 결과가 실험 결과에 일치하도록 물성치를 역으로 추정하였다. 실험에서 발생한 측정오차와 실험횟수 부족 등의 불확실성을 고려하기 위해 컴퓨터 모델 교정법을 이용하였고, 그 결과 추정된 물성치는 평균 및 신뢰구간으로 표현되었으며, 이로 인한 유한요소해석 결과도 마찬가지로 평균 및 신뢰구간으로 표현되었다. In this study, viscoplastic material properties of solder alloy which is used in the electronics packages are inversely estimated. A specimen is fabricated to this end, and an experiment is conducted to examine deformation by Moir$\acute{e}$ interferometry. As a result of the experiment, bending displacement of the specimen and shear strain of the solder are obtained. A viscoplastic finite element analysis procedure is established, and the material parameters are determined to match closely with the experiments. The uncertainties which include inherent experimental error and insufficient data of experiments are addressed by using the method of computer model calibration. As a result, material parameters are identified in the form of confidence interval, and the displacements and strains using these parameters are predicted in the form the prediction interval.
MEMS 패키지에서 발생하는 열응력 평가를 위한 실험적/수치해석적 연구
강진혁(Jin-Hyuk Gang),장현기(Peter H. Chang),이봉희(Bong-Hee Lee),주진원(Jin-Won Joo),최주호(Joo-Ho Choi) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11
Mechanical stress on a chip is always a concern, but the issue is much more important for the performance of microelectromechanical system (MEMS) inertial sensors such as accelerometers and gyroscopes. Most of the stress on a chip is generated due to the mismatch of the coefficient of thermal expansion (CTE) between the chip and the other materials. The CTE should be same at all temperatures to minimize thermal stress, but it is impossible. Thus, in this study, various different adhesives are experimented to determine the most suitable adhesive that the warpage of a silicon chip is occurred minimally. The experiment was implemented by using moire interferometry and the actual working temperature was applied. In order to complement the experimental approach, numerical analysis was also adopted. As a result from two approaches, one adhesive which offers great relief in the stress development was found.
고체 로켓 모터의 체결 볼트와 오링에 대한 베이지안 접근법 기반 모수 추정과 신뢰성 해석
강진혁(Jin Hyuk Gang),최주호(Joo Ho Choi) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.11
로켓 모터와 같은 일회성 시스템은 매우 높은 신뢰도를 요구하기 때문에 합리적인 신뢰성 설계방안이 필요한데 아직 국내에서는 단순히 각 부품별로 안전 계수를 부여하는 설계 방법을 적용해 왔다. 고전적인 신뢰성 해석에서는 한계 상태 함수에 사용되는 변수가 단일 값으로 입력되고 몇 개의 실험 데이터에 대하여 단순히 평균과 표준 편차를 취한 뒤 그 값을 신뢰성 해석에 사용하기 때문에 로켓 모터와 같이 높은 수준의 신뢰도를 요구하는 시스템에서 위험한 결과를 도출할 수 있다. 본 연구에서는 로켓 모터의 체결 볼트와 오링을 대상으로 베이지안 접근법을 활용하여 입력 변수를 통계적으로 추정하고 이를 통한 신뢰성 해석을 수행하였다. 추정된 변수는 확률 분포 형태로 도출되며 신뢰성 해석 결과로 계산되는 실패 확률 역시 분포로 주어지기 때문에 객관적이고 정량적인 설계 기준을 설정할 수 있다. Since a device such as a rocket motor requires very high reliability, a reasonable reliability design process is essential. However, Korea has implemented a design method for applying a safety factor to each component. In classic reliability analysis, input variables such as mean and standard deviation, used in the limit state function, are treated as deterministic values. Because the mean and standard deviation are determined by a small amount of data, this approach could lead to inaccurate results. In this study, reliability analysis is performed for bolted joints and o-ring seals, and the Bayesian approach is used to statistically estimate the input variables. The estimated variables and failure probability, calculated by the reliability analysis, are derived in the form of probability distributions.
Sn37Pb 솔더의 점소성 모델 검증 및 파라메터 추정을 위한 역접근법에 관한 연구
강진혁(Jin Hyuk Gang),이봉희(Bong Hee Lee),최주호(Joo Ho Choi),주진원(Jin Won Joo) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.10
본 논문에서는 솔더 재료 중에서 가장 많이 사용되어 온 Sn37Pb 솔더에 대한 변형거동을 가장 정확히 나타낼 수 있는 재료 모델을 결정하기 위한 방법을 연구하였다. 이를 위해 실제 전자패키지와 유사한 변형 거동을 보이는 시편을 제작하였고 상온에서 125°C 까지의 열 사이클 하에서 모아레 간섭계를이용하여 변형을 측정하는 실험을 수행하였다. Sn37Pb 솔더에 대해 세 가지 서로 다른 구성방정식을 적용하여 시편에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 실험 결과 나타난 시편의 굽힘 변형과 해석 결과나타난 굽힘 변형을 비교하였고, 세 가지 재료모델의 계수를 미지수로 놓고 최적설계 기법을 적용하여 유한요소 해석과 실험 결과가 최대한 일치하는 계수 값을 결정하였다. 이를 통해 Anand 에 의해 제안된 구성방정식이 솔더의 거동을 가장 잘 표현한다고 결론을 낼 수 있었다. The objective of this study is to determine the best material model that represents the deformation behavior of the Sn37Pb solder alloy accurately. First, a specimen is fabricated and subjected to a thermal cycle with temperatures ranging from the room temperature to 125°C. An experiment is conducted to examine deformation by Moire interferometry. Three different constitutive equation models are used in the finite element analysis (FEA) of the thermal cycle. In order to minimize the difference between the FEA results and the experimental results, the material parameters of the solder alloy are considered to be unknown and are determined by conducting optimization . As a result of the study, the Anand model is found to represent the deformation behavior of the solder most accurately.