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레빈퉁,하넉산,구남서,전호찬 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4
고온환경에서의 재료의 열적 성능은 고속 비행차량의 열구조 설계에 매우 중요하다. 이 연구에서의 측정방법은 재료의 열적 물리특성과 재료의 거동이 고온에서 비접촉 전영역 고온기법 측정방법을 이용하여 구축되였다. 이 측정방법은 적외선 가열 장치를 채용하여 스테인레스 스틸(s304) 샘플을 590℃ 가열하였다. 다양한 온도에서의 열적 부하로 인한 샘플표면의 이미지는 CCD 카메라를 사용하여 기록되였다. 그리고 샘플의 전영역 열변형은 디지털 영상 상관(DIC)을 이용하여 측정되였고 터멀 팽창계수(CTE) 및 수축계수 결과는 존재한 값과 비교할것이다. 비교에 의하면 CTE 는 핸드북에서 사용할수 있는 값과 접근했다. 결과에 의하면 DIC 는 기계 및 항공 우주 공학에서 전영역 고온 열변형을 측정하는것에 아주 효율적이고 정확적이였다는 것을 알수 있다. Thermal performance of materials in high-temperature environments is important for thermal-structural design of highspeed flight vehicle. In this study, the measurement method for thermal physical properties of material and the behavior of material at high temperature were established, using a non-contact and full-filed high-temperature measurement technique. This technique employs an infrared radiation heating device to heat a stainless steel (S304) sample up to 590℃. The images of the sample surface due to thermal load at various temperatures were recorded using CCD cameras. Afterwards, full-field thermal deformation of the sample was determined using digital image correlation (DIC). The results of the coefficient of thermal expansion (CTE) and contraction will be compared with exist values. According to a comparison, CTE were close to the values available in handbook. The results reveal that DIC is an effectiveness and accuracy for measuring full field high-temperature thermal deformation in mechanical and aerospace engineering.
Thermal Buckling Measurement of a Circular Aluminum Plate Using Digital Image Correlation Technique
레빈퉁,김태렬,구남서 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.4
본 연구에서는 디지털 영상 상관 기법을 이용하여 열하중을 받는 알루미늄 원판의 열좌굴을 계측하는데 연구를 수행하였다. 알루미늄 원판은 티나늄 링 안에 자유 상태로 위치시켰다. 알루미늄 원판과 타타늄링 사이의 열팽창 계수의 차이로 말이암아 알루미늄 원판은 열좌굴 현상이 발생한다. CCD 카메라와 DIC 기반 ARAMIS®를 이용하여 계측한 변형 형상과 온도-변위 곡선을 이용하여 좌굴 온도를 결정하였다. 계측 기법을 검증하기 위하여, 초기 결함을 가정한 비선형 좌굴 해석을 수행하였다. 단순지지 조건하의 이론적인 좌굴온도는 실험적으로 결정된 좌굴온도는 약간 큼을 확인하였다. In this study, the applicability of digital image correlation (DIC) technique on the thermal buckling of circular aluminum plates subjected to uniform distribution of temperature load was investigated. The aluminum plate was placed in a titanium ring without being fixed. The differences in the coefficient of thermal expansion between aluminum plate and titanium ring resulted in the buckle of aluminum plate at a certain temperature. The buckling temperature was determined from the full-field deformation shape and temperature-displacement curve that were obtained using the DIC-based ARAMIS<SUP>®</SUP> software. In order to verify the measurement method, the finite element method was used to perform nonlinear buckling analysis with the influence of imperfections. The results showed that the buckling temperature from FEM was slightly larger than that from the experimental results.
레빈퉁,다오탄둑,구남서,김재영 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11
본 연구에서는 스테인레스 강으로 된 링과 내부에 놓인 원형 알루미늄 판 사이의 열적 상호 작용에대하여 연구하였다. 비접촉 전 영역 고온 변형 측정 기법을 이용하여 최도 온도 550 °C 까지 변형을 계측하였다. 다양한 온도에서 열 부하에 구조 표면의 영상을 CCD 카메라로 기록하였다. 그 후, 시편의 열 변형은 DIC 기법으로 측정하였다. 측정 결과를 검증하기 위하여 유한 요소법을 이용해 구조의 고온 변형을 계산하였다. 해석 결과 실험 결과와 해석 결과는 잘 일치하였다. 또한 원판-링 구조의 가열과 냉각을 고려하여 구조의 회복성을 고찰하였다. 이러한 실험 결과로 부터, 고온 상태에서의 DIC 측정유효성을 보여주었다. In this research, the thermal interaction behavior of a circular aluminum plate inside a stainless steel ring was investigated at temperature up to 550 °C using a non-contact and full-field high-temperature deformation measurement method. The images of the structure surface due to thermal load at various temperatures were recorded with charged-coupled device cameras (CCD). Afterwards, full-field thermal deformation of the sample was determined with DIC technique. To verify the proposed measurement technique, the finite element analysis method was used to calculate high-temperature deformation of structure. The results of the experiment were close to the simulation results. In addition, the process of heating-up and cooling-down the structure was also considered to examine the recoverable characteristic of the structure. The results show the efficacy of DIC in achieving such measurements at high-temperatures.