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방검소재의 신뢰성평가를 위한 가속조건 검토 및 수명예측
장갑식,정예리,전병대 한국신뢰성학회 2014 한국신뢰성학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.11
최근 호신용 제품의 수요가 증가하면서 총기를 사용하지 못하는 국내에서는 방검복에 대한 관심이 높아지고 있다. 방검복 소재는 일반적으로 아라미드와 고강도 폴리에틸렌, 유리섬유 등 특수섬유로 이루어져 있으며, 그 중에서도 초고분자폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유는 고강도, 고탄성률이 우수하며 비중이 낮아 매우 경량이기 때문에 활동성을 요구하는 방검복 외에도 다양한 보호복에 접목되어지고 있다. 방검복에 사용되는 원사 및 원단은 생명을 지키는 중요한 소재로 정확한 수명예측이 필요하다. 본 연구에서는 UHMWPE 원사로 구성된 방검복 원단의 가속수명시험을 위한 가속조건을 도출하기 위하여 가수분해 및 광열화에 대한 열화특성을 평가하였다. 이로부터 광열화를 가속인자로 선정하였으며, 추정된 고장시간을 조사량에 대한 가속계수 및 사용주기를 고려하여 사용수명을 산출하였다. 가속수명시험결과 방검복 원단의 B10수명은 90% 신뢰수준에서 2.1년으로 추정되었다.
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장갑식,안혜진,송기원,Chang, Gap-Shik,Ahn, Hye-Jin,Song, Ki-Won The Korean Fiber Society 2016 한국섬유공학회지 Vol.53 No.5
The objective of the present study is to systematically characterize the nonlinear viscoelastic behavior of concentrated polymer systems in large amplitude oscillatory shear (LAOS) flow fields by means of discrete Fourier transform (DFT) analysis. Using an Advanced Rheometric Expansion System (ARES), the dynamic viscoelastic behavior of aqueous poly(ethylene oxide) (PEO) solutions with various molecular weights and different concentrations has been investigated with several fixed strain amplitudes and constant angular frequencies. The nonlinear viscoelastic functions and the degree of nonlinearity were derived from the Fourier spectra of stress responses, and then the nonlinear behavior was interpreted by the use of 3D and contour plots, respectively. The effects of strain amplitude and angular frequency on the nonlinear viscoelastic behavior were nextly discussed in depth. In addition, the strain limits of linear viscoelastic response were determined from the ratio of harmonic contributions, and then the validity of Pipkin diagram with regard to characteristic time was evaluated for all PEO solutions. The main findings obtained from this study are summarized as follows: (1) At small strain amplitudes, the influence of the first harmonic contribution is dominant. As the strain amplitude becomes larger, however, the effect of higher odd harmonic contributions is increased, resulting in an occurrence of a nonlinear viscoelastic behavior. (2) The degree of nonlinearity is increased with an increase in strain amplitude. This is also increased with increasing angular frequency until reaching the maximum value at a certain angular frequency and then decreased with a further increase in angular frequency. (3) The Pipkin diagram with regard to characteristic time is a very effective method to explore the nonlinear regime of viscoelastic polymer liquids in LAOS deformations.
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폴리에틸렌옥사이드 수용액의 유변학적 특성 평가(V) -크리프 및 크리프 회복 거동-
장갑식,송기원,박영훈 한국섬유공학회 2002 한국섬유공학회지 Vol.39 No.6
The creep and creep recovery behavior of concentrated aqueous poly(ethylene oxirle)(PEO) solutions has been investigated at various shear stresses using a stress-controlled rheometer (AR1000). The critical stress to recognize the linearity of creep and creep recovery was determined. In addition, the creep and creep recovery compliances (linear and nonlinear) were examined in detail. Finally, the method to predict the dynamic (storage and loss) moduli using the retardation spectrum calculated from the linear creep compliance was discussed. Main results obtained form this study can be summarized as follows : (1) The creep compliance at small stresses shows a linear behavior. which is independent of the imposed stress magnitude. As the stress exceeds a critical stress, however. a nonlinear behavior is observed. (2) The nonlinear creep behavior occurs when the shear rate is abruptly increased with time. (3) When sufficiently large stress is imposed, the creep recovery compliance has a negative value because only viscous flow occurs during the creep recovery process without elastic recovery. (4) The prediction of dynamic moduli using the retardation spectrum calculated from the creep compliance proves more effective to describe the viscoelastic behavior in terminal region.
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초가속 광열화 시험을 통한 감성품질 신뢰성 평가법 개발
장갑식,오정택,이정현,남기성 한국신뢰성학회 2016 한국신뢰성학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11
웰빙 트렌드와 라이프 스타일의 변화 및 고감성, 쾌적성 등을 중시하는 감성소비시대에, 제품의 경쟁력 확보 및 고부가가치화를 위해서는 제품의 기능성(우수한 성능/품질 및 신뢰성 확보) 뿐만 아니라 감성품질의 중요성이 증대되고 있다. 이러한 제품의 감성품질 향상을 위해서는, 제품의 감성요인 도출과 이를 객관적으로 평가할 수 있는 평가법 개발이 중요하다. 감성품질은 제품 구매 시 감성을 자극하는 요인(선호도)과, 사용 중에 기능 저하와는 무관하게 제품의 감성요소 변화에 의한 감성품질 상실(만족도 저하)로 크게 구분할 수 있다. 본 연구에서 감성품질 신뢰성 평가는 사용 중 감성품질 상실에 의한 만족도 저하를 객관적으로 평가하는 방법을 의미한다. 모바일용, 자동차용 및 도로교통 방음벽용 등으로 사용되는 합성수지계 투명판은 사용 시간이 경과함에 따라 태양광에 의해 투과성 및 외관을 저해하는 황변현상(표면에 노란빛이 느껴지는 현상)이 발생한다. 이러한 황변현상은 제품의 감성품질 만족도에 영향을 끼치는 중요한 요소이다. 황변에 대한 인간의 감지 수준과 정량적 데이터와의 상관성 분석을 통해 이를 객관적으로 평가할 수 있는 평가기준을 마련하고, 초가속 광열화 시험을 통해 10년 이상의 장기수명을 요구하는 투명판의 감성품질 신뢰성을 평가하였다.
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대진폭 전단변형하에서 폴리이소부틸렌 농후용액의 비선형 점탄성 거동
장갑식 한국유변학회 1998 Korea-Australia rheology journal Vol.10 No.3
본 연구에서는 Advanced Rheometric Expansion System(ARES)를 사용하여 대진폭 진동 전단 변형하에서 발생하는 폴리이소부틸렌(PIB) 농후 용액의 비선형 점탄성 거동을 저 장탄성율과 동적점도의 변형량 의존성 및 응력파형의 fast Fourier transform(FFT) 해석을 통해 고찰하였다. 스트레인 진촉을 단계적으로 증가시키면서 측정한 동적 점탄성으로 부터 저장탄성율 및 동적점도의 선형응답한계를 결정하고 이들에 미치는 각주파수의 영향을 조사 하였다. 그리고 응력파형의 Fourier 전개로부터 유도되는 비선형 점탄성함수를 사용하여 비 선형 거동을 설명하였다. 끝으로 비선형 점탄성 거동의 정도를 나타내는 비선형 거동 지수 를 정의하고 이들에 미치는 각주파수의 영향에 대해 검토하였다. 이상의 연구를 통해 얻어 진 결과를 요약하면 다음과 같다.(1) 선형 응답한계는 고분자 용액의 특성시간의 역수보다 높은 각주파수 범위에서는 일정한 값을 유지하지만 특성시간의 역수보다 낮은 각주파수 영 역에서는 각주파수가 감소할수록 증가한다. (2)선형응답한계 이상의 대변형하에서는 3차비선 형 점탄성 함수 이상의 고차항의 영향이 크게 작용하며 이로인해 비선형 거동이 발생된다. (3) 스트레인 진폭을 단계적으로 증가시키면서 측정한 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의 존성은 응력파형의 Fourier transform으로부터 유도된 1차 비선형 점탄성 함수의 변형량 의 존성을 나타낸다 (4) 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의존성으로부터 유도된 비선형 거동 지수는 탄성적 서질과 점성적 성질에 대한 비선형 특성을 평가하기 위한 유요한 방법으로 인정된다. (5) 비선형 점탄성 거동의 정도를 나탄는 비선형 거동지수는 특정한 각주파수에서 최대치를 가지며 또한 탄성적 거동이 점성적 거동에 비해 더욱 큰 각주파수 의존성을 나타낸다.
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장갑식,안혜진,송기원,Chang, Gap-Shik,Ahn, Hye-Jin,Song, Ki-Won The Korean Fiber Society 2015 한국섬유공학회지 Vol.52 No.3
Using an Advanced Rheometric Expansion System (ARES), the dynamic viscoelastic behavior of aqueous poly(ethylene oxide) (PEO) solutions with various molecular weights and different concentrations has been investigated in large amplitude oscillatory shear (LAOS) flow fields over a wide range of strain amplitudes. In order to predict the nonlinear viscoelastic behavior of polymer liquids in strain-sweep experiments, a new analysis method including a simple empirical model was proposed and then its validity was thoroughly evaluated in this study. The results have shown that the suggested model is significant in 95% confidence level and predicts exactly the nonlinear viscoelastic behavior of polymer liquids over a whole range of strain amplitudes tested. The strain limits of linear viscoelastic response and nonlinear behavior indices were determined using this model to estimate the LAOS flow behavior in strain-sweep experiments. The master curves of strain limits and nonlinear behavior indices can be obtained by representing these data against the product of angular frequency by characteristic time. The LAOS flow behavior of polymer systems with various molecular weights and different concentrations can well be predicted from these master curves.
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