뼈와 유사한 생체복합재료의 이방성 유효탄성계수 및 균열에 대한 수치해석

Title
뼈와 유사한 생체복합재료의 이방성 유효탄성계수 및 균열에 대한 수치해석
Authors
이도륜
Keywords
뼈와유사한생체복합재료의이방성유효탄성계수및균열에대한수치해석
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
본 논문에서는 뼈와 유사한 생체복합재료의 이방성 유효탄성계수를 수치해석적으로 측정하는 방법연구가 수행되었으며, 구해낸 이방성 유효탄성계수를 적용하여 균열을 갖는 뼈와 유사한 생체복합재료의 파괴해석이 진행되었다. 뼈와 같은 생체복합재료는 미시적인 관점부터 거시적인 관점까지 강한 재질의 재료와 약한 재질의 재료가 반복적으로 계층구조를 이루고 있으므로, 연속성을 만족하는 단위 구조를 활용하여 계층 및 구조에 따른 유효탄성계수를 측정할 수 있다. 또한, 뼈와 같은 생체복합재료는 관찰대상인 미세구조에 비해 두께가 충분히 두껍기 때문에 평면 변형상태로 가정하여 해석할 수 있다. 평면 변형상태에서 뼈와 같은 생체복합재료의 유효탄성계수는 평행방정식의 활용과 포텐셜 에너지 방법의 조합으로 구해 낼 수 있다. 계산 결과 물체의 방향에 따른 탄성계수의 변화 및 변화하는 정도가 다른 것을 알 수 있었으며, 재료의 계층 수, 탄성계수의 값, 포화성 비, 미네랄의 종횡비 및 부피비율이 유효탄성계수에 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 구해낸 이방성 유효탄성계수를 적용하여 뼈와 유사한 생체복합재료의 균열문제 해석을 진행하였다. 뼈와 같은 생체재료의 경우 강한 재질의 재료와 약한 재질의 재료가 같이 있는데, 약한 재질의 재료에만 균열이 간다는 가정 하에 적분을 도입하여 해석을 진행하였다. 그 결과 약한 재질 재료의 탄성계수 및 포아성비가 증가함에 따라 적분 값이 증가하였고, 계층수가 높아질수록 적분 값이 증가하는 양상을 보였다.
Description
요 약․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․i ABSTRACT․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ii 목 차․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․iii List of Figures․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․iv 제1장 서 론․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 1 제2장 이론적 배경․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2 2.1. 뼈의 계층구조․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 2 2.2. 뼈와 유사한 생체복합재료의 유효탄성계수․․․․․․․․․․ 3 2.3. 적분․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 8 제3장 수치해석․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․9 3.1. 유효탄성계수 수치해석․․․․․․․․․․․․․․․․․․9 3.2. 파괴해석․․․․․․․․․․․․
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22436
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College of Engineering(공과대학) > Mechanical Engineering(기계공학) > Theses(기계공학 석박사 학위논문)
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