X-FEM을 이용한 멀티 스케일 생체 경조직의 파괴 거동에 관한 연구
- 주제(키워드) 에나멜 , 파괴해석 , J-Integral , XFEM
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이문구
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000021567
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
인위적으로 만든 재료들은 외력을 받게 되면 변형을 하게 되거나 갑자기 파괴된다. 이는 사고를 유발하여 인명피해를 불러 일으킬 수 있다. 하지만 계층구조는 역학적으로 뛰어난 성질을 가지고 있다. 특히, 높은 파괴인성과 탄성계수는 계층구조물이 안전성이 높다는 것을 증명해 준다. 본 연구에서는 치아의 에나멜을 연구 대상으로 정하였다. 에나멜은 신체의 대표적인 계층구조로 0~3까지의 Level이 있으며 4개의 계층구조로 이루어져있다. 현재 에나멜층의 실험적인 결과는 있지만 각 Level에 해당하는 역학적 성질에 대한 연구 결과는 부족하다. Level3의 Continuum Model의 경우 실험 결과가 존재함으로 해석결과와 비교하여 타당성을 검증할 것이다. 본 연구에서는 Level-0 Crystallite, Level-1 Enamel Rod, Level-2 Assemblage of Enamel Rod, Level-3 Enamel로 된 각 계층에 대한 파괴 거동을 파악할 것이다. 그리고 에나멜은 비균질성 재료로 현재까지 Level-1 Enamel Rod의 방향 때문이라는 연구 결과가 있어 방향에 따른 역학적 성질도 파악할 것이다. 그리고 기존의 실험 결과와 비교를 할 것이고, Level에 따른 파괴거동의 차이를 알아볼 것이다. 현재 차세대 재료 설계 기법의 연구로 생체 모방에 대한 관심이 이다. 에나멜의 역학적 성질을 파악하는 것은 앞으로의 생체 모방 사례를 수집하여 적용 가능성을 검토할 수 있는데 기여할 것이다.
more목차
1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구동향 3
1.3 에나멜의 구조 5
1.3.1 HAP Crystallite ( Level 0 ) 6
1.3.2 Enamel Rod ( Level 1 ) 6
1.3.3 Assemblage of Enamel Rod ( Level 2 ) 7
1.3.4 Enamel Continuum Model ( Level 3 ) 8
1.4 연구목표 9
2. 연구방법 10
2.1 유한요소 모델링과 해석 10
2.1.1 Level-3의 물성치 및 유한요소 모델화 정보 12
2.1.2 Level-2의 물성치 및 유한요소 모델화 정보 14
2.1.3 Level-1의 물성치 및 유한요소 모델화 정보 17
2.1.3 Level-0의 물성치 및 유한요소 모델화 정보 20
2.2 경계 및 하중 조건 22
2.2.1 Continuum Model 경계 및 하중 조건 22
2.2.2 Assemblage of Enamel Rod 경계 및 하중 조건 24
2.2.3 Enamel Rod 경계 및 하중 조건 27
2.2.4 HAP-Crystallite 경계 및 하중 조건 29
3. 결 과 33
3.1 유한요소 모델의 타당성 검증 33
3.2 에나멜의 각 레벨의 FEM 결과 33
3.2.1 Continuum Model의 FEM 결과 33
3.2.2. Assemblage of Enamel Rod의 FEM 결과 36
3.2.3 Enamel Rod의 FEM 결과 37
3.2.4. HAP Crystallite의 FEM 결과 38
4. 결 론 39
4.1 연구 결과 요약 39
4.2 연구의 한계점 및 연구 방향 40
참 고 문 헌 41
