• 한국기계가공학회지
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• 제15권3호
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• pp.44-51
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• 2016

This paper presents the characteristics of the energy absorption in an expansion tube type impact absorber that is applied to a high weight drop tester and the use of a response surface methodology to predict the impact energy absorption. In order to identify the characteristics of the energy absorption, a set of finite element analysis was conducted with Abaqus Explicit. Moreover, the ISCD-II sampling method and a first order polynomial were used to build a response surface. As a result, we demonstrated that the impact energy could be controlled by four main design variables, namely an expansion pipe's thickness, inner radius, pressing die's expansion angle and expansion ratio. Additionally, we observed the relationship between the four main design variables and the impact energy absorbing time, displacement, and maximum impact force.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.270-274
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• 2023

필라멘트 와인딩 공정을 사용한 FRP 복합재의 적층 구조는 기존의 FRP 복합재의 적층 구조와는 다를 뿐만 아니라 일반적인 적층 구조를 토대로 기계적 물성에 대해서 분석하고자 한다면 그에 대한 영향을 파악하는 것이 어렵다. 따라서 전반적인 성능을 향상시키기 위해 기계적 물성을 개선하고 교차 적층 구조를 최적화하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구는 비정질 할로이사이트 나노튜브(Amorphous Halloysite Nanotubes, A-HNT)를 5개의 층 배열을 통해 교차 적층 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 구조의 저속 충격 특성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목표로 한다. 중량 낙하식 충격시험을 통하여 라미네이트의 저속 충격 특성을 확인하였으며, 충격을 가한 후에 현미경을 통하여 충격 파손 모드와 손상 정도를 비교 평가하였다. 나노 입자의 첨가 여부에 따른 각각의 교차 적층 구조 라미네이트를 10 J과 15 J의 충격에너지에서 비교하였다. 10 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 비슷한 경향을 보였다. 그에 비해 15 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 다른 흡수에너지를 가지며, 나노 입자가 첨가되지 않은 구조가 가장 높은 흡수에너지를 가진다. 또한 광학현미경을 통하여 각 구조에서 다양한 충격 파손 모드가 관찰되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.5-9
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• 2019

본 논문은 건설재료(암석, 콘크리트, 목재 등) 등의 압축강도를 비파괴적으로 산정하기 위하여 재료타격 시 발생하는 충격력에 대한 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 충격력 신호에너지의 이용성 및 가능성에 관해 기초연구를 수행하고 그 결과를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 이를 위해서 충격 및 측정장치를 고안하였고 이를 이용하여 측정대상물을 회전 자유낙하에 의해 초기 타격토록하고 이후 반발작용에 의한 반복타격이 소멸될 때까지 발생할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 강도를 가지는 목재와 암석시편에 대하여 충격력실험을 실시하고 발생신호를 측정하였다. 시편별 산정된 전체 충격력 신호에너지는 직접압축강도시험을 통한 시편별 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 충격력 응답신호를 통해 산정된 전체 충격력 신호에너지는 시편의 직접압축강도와 직접적인 관계가 있다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 다양한 건설재료의 압축강도는 재료타격 시 발생하는 충격력 응답신호로부터 산정된 전체 충격력 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 산정할 수 있음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.9-17
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• 2008

본 논문에서는 저속충격하중을 받은 필라멘트 와인딩 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하특성에 대한 수치해석 및 실험결과에 대해서 논한다. 복합재 압력용기의 원통부의 여러 곳에 대해 낙하 공구의 끝단을 모사한 삼각형 충격자를 사용한 저속 충격시험이 실시되었고, 유한요소해석을 수행하여 충격시의 기계적 변형 및 응력분포 거동에 대한 예측을 실시하였다. 충격하중을 받은 복합재 압력용기의 잔류강도 저하 특성을 정량적으로 평가하기 위해, 충격부위를 포함하는 원환시편을 압력용기의 실린더부로부터 채취하여, 원주방향 내압인장강도 측정 수압시험법으로부터, 원환시편의 수압파열 압력을 측정하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 충격 에너지의 수준에 따른 잔류강도 변화가 성공적으로 계측되었으며, 복합재 압력용기의 충격손상허용을 정량적으로 평가하기 위한 유용한 방법론이 정립되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.16-22
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• 2012

직경 22 mm 정도의 케이블 절단을 위한 케이블커터의 화약량 예측을 위하여 impact test machine을 이용한 낙하충격 시험을 실시하였다. Impact test 시험 결과는 Probit 방법으로 분석하였으며, 99% 신뢰도에서 99.99% 절단하는 에너지는 37.7 J로, 절단 평균 에너지는 24.9 J로 예측 되었다. 150 mg의 ZPP를 사용하여 시험한 결과, 케이블이 3번 모두 절단되었다. 이때 측정된 압력으로부터 계산된 에너지는 26.1 J이었으며 이 값은 impact 시험 결과나 화약에너지의 10%가 기계적 에너지로 변화된다는 가정 하에 ZPP 150 mg이 발생하는 기계적 에너지인 24.5 J과 아주 유사하다. Impact test의 분석결과를 적용하면 ZPP 230 mg의 화약으로 99% 신뢰도에서 99.99% 절단 확률을 보장할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.865-868
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• 2002

This study investigated the shape deformation of ball projectile(5.56mn) under the low energy impact by the use of the drop weight impact tester. ball projectile(5.56mm) consisted of the copper face with a lead core. The impact conditions were changed with the variations of the mass and the drop height of the impact tup. Shape deformation of ball projectile(5.56mm) after low velocity impact was measured using a video microscope and CCD camera. The test result showed that impact energy by changing of drop height of the impact tup affected shape deformation of ball projectile(5.56mm). So, it is important to study the relativity between shape deformation of ball projectile(5.56mm) and ballistic protection of plate(such as hybrid composite laminates) under the high velocity impact.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.86-95
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• 2019

탄소섬유는 경량이면서 높은 기계적 특성 때문에 우주항공, 선박, 자동차, 토목 및 건축과 같은 산업분야에서 그 어느 때 보다 더 광범위하게 적용되고 있다. 본 연구는 섬유혼입률 및 섬유길이 변화에 따른 탄소섬유 보강시멘트 복합재료( CFRC)의 역학적 특성과 휨 거동을 분석하였으며, 또한 자연 낙하시험에 의한 모르타르 시편에 대한 내충격성을 비교, 검토하였다. 더불어, 탄소섬유(CF)의 혼입률은 0.5%, 1.0%, 2.0% 및 3.0%로 변화를 주었으며, 각각의 섬유길이는 6 mm와 12 mm를 사용 하였다. 실험결과, 플로우 값은 탄소섬유의 뭉침현상으로 인해 유동성 측면에서 매우 불리하였으며, 단위용적질량은 다소 감소하였다. 특히, 압축강도는 탄소섬유 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타내었다. 반면 휨 강도는 섬유 길이가 12 mm이고 2% 혼입한 것이 가장 높은 휨 강도를 보였다. 내충격성 시험결과, 보통 모르타르 시편은 완전파괴까지의 낙하횟수가 2~3회 정도 걸리지만 반면 CFRC 시편은 섬유혼입량이 증가함에 따라 다소 차이가 있지만, 섬유길이가 12 mm이고 섬유혼입량 2% 인 경우 충격에 대한 저항성이 가장 높았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.172-179
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• 2021

The drop impact analysis was carried out on Type 4 pressure containers, and the degree of damage to the falling environment was predicted and determined using smoothed particle hydrodynamics (SPH) techniques. The purpose of the design and the optimization process of the winding pattern of the pressure vessel of the composite material is to verify the safety of the container in actual use. Finally, an interpretation process that can be implemented in accordance with domestic test standards can be established to reduce the cost of testing and containers through pre-test interpretation. The research on the fall analysis of pressure vessels of composite materials was conducted using Abaqus, and optimization was conducted using ISIGHT. As a result, the safety of composite pressure vessels in the falling environment was verified.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.277-282
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• 2022

본 연구에서는 저가 재료인 전분과 물 기반의 현탁액을 이용하여 과속방지턱에 응용 가능한 스마트 소재를 개발하고 물성을 평가하였다. 유변물성측정기를 이용하여 전단율에 따른 점도 및 전단력을 측정하여 전분 농도별 전단농화 발생 현상을 확인하였다. 물체의 낙하 시험과 5-25 km/h의 주행 속도로 충격 후 진동을 측정한 자전거 주행 시험을 통해 거시적인 전단농화현상을 확인하였고, 과속방지턱의 적용 가능성을 확인하였다. 점도 측정 결과, 초기에 전단담화 구간에 이어 전단농화가 발생하였고, 전단농화 현상을 유발하는 임계 변형률은 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 또한 전분 농도 증가에 따라 점도와 전단력이 크게 증가하였다. 낙하시험과 자전거 주행시험 결과 현탁액이 단시간에 고체 상태로 바뀌었고 충격 에너지가 유체에 흡수되었다. 유체의 농도와 가하는 충격(속도)이 증가할수록 전단농화현상이 쉽게 발생하였다. 최종적으로 물과 전분 기반의 비뉴턴 유체로 5-25 km/h 범위에서 구동하는 스마트 과속방지턱 재료의 개발을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.359-371
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• 1994

A drop weight type impact test system is designed and set up to experimentally investigate impact responses of composite laminates subjected to the low-velocity impact. Using the test system, the impact velocity and the rebound velocity of the impactor as well as the impact force history are measured. An error of the measured data due to a difference in measuring position of the sensor is corrected and, for the estimation of real contact force history, a method of correcting an error due to friction forces is developed. Experimental methods to fix the boundary edgy of laminate specimens in impact testing are investigated and the impact tests on the specimens fixed by those methods are performed. Impact force histories and dynamic strains measured from the tests are compared with numerical results from the finite element analysis using the contact law. Consequently, the nonlinear numerical results considering the large deflection effects are agreed with the experimental results better than the linear ones.