• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
• /
• pp.57-57
• /
• 2004

복합재료는 단독재료로서는 가질 수 없는 높은 비강성, 비강도 등의 우수한 재료 특성을 가지고 있으므로 산업분야가 다양해지고 경량화를 요구함에 따라 우주/항공 방위 산업, 자동차, 스포츠 등의 여러 분야에 사용되어 지고 있으며, 현재 1 차 구조재로서의 연구가 활발히 진행되어 지고 있다 그러나 복합재료 보 이론의 경우 현재까지 얇은 복합재료 보의 거동에 관한 연구는 활발히 진행되어 왔으나, 아직 두꺼운 복합재료 보의 거동에 관한 이론의 정립은 미비한 상태이며 구조재로서의 복합재료 보를 적용하기 위해서는 두꺼운 복합재료보를 적용하기 위해서는 두꺼운 복합재료 보 이론 모델의 개발이 시급한 실정이다.(중략)

• 비파괴검사학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.288-298
• /
• 2001

복합재료는 우수한 재료특성을 가지고 있어 기존의 금속 재료를 대신하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 최근 들어서 큰 하중을 받는 구조재로 사용이 확대되면서 많은 수의 복합재료 단일층을 두껍게 적층한 두꺼운 복합재료의 사용이 늘어나고 있다. 복합재료를 두껍게 적층하는 경우 성형과정 중에 보강섬유 굴곡이 발생하기 쉬운데 두꺼운 복합재료 내에 발생한 보강섬유의 굴곡은 강성 및 강도를 감소시켜 구조물의 안정성을 저하시킨다. 따라서 두꺼운 복합재료로 만들어진 구조물에 내재된 보강섬유 굴곡의 유무나 정도를 알아내는 것은 구조물의 안전성 확보를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 초음파를 이용한 비파괴 평가를 위해 굴곡진 보강섬유를 가진 복합재료 내에서 초음파 전파 특성에 대한 연구를 수행하였다. 여러 가지 일정한 굴곡비의 보강섬유 굴곡을 가지는 두꺼운 복합재료에 대해서, 평면파(plane wave) 이론과 파선 추적(ray tracing) 이론을 이용한 수치 해석 방법으로 초음파 전파에서 보강섬유의 굴곡의 영향을 예측하고, 보강섬유 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 예측하였다. 이론적 해석을 검증하기 위해서 여러 가지 일정한 보강섬유의 굴곡비를 가지는 복합재료 시편을 제작하여, 초음파 투과법(through-transmission) 시험을 수행하였다. 이를 통해 일정한 보강섬유의 굴곡을 가지는 복합재료 내의 초음파 전파 특성과, 보강섬유의 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 이론적으로 얻어진 결과와 비교하여 두꺼운 복합재료 내에 존재하는 보강섬유의 굴곡이 초음파 전파에 미치는 영향을 알 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제16권5호
• /
• pp.7-14
• /
• 2003

두꺼운 복합재료 구조물의 유한 요소 모델링은 상당히 복잡하다. 일반적인 2차원 유한요소로 모델링 하면 3차원 응력의 영향을 받는 두꺼운 복합재료 구조물의 정확한 해석이 곤란하다. 그러므로 3차원 모델링을 할 수밖에 없으나 이 또한 구조물의 모든 층이 다른 재료 물성치와 다른 적층방향으로 적층되는 경우에는 모델링이 어렵다. 이 논문에서는 등가 물성 모델링 기법을 제안하고, 두꺼운 복합재료 구조물 해석에 수치적 실험을 하였다. 재료와 적증 방향이 같은 층을 그룹화하여 두께 방향의 요소 수를 현저히 감소시켰지만 결과는 상세한 유한요소 모델로 계산한 결과와 충분히 근접했다. 해석과 모델링에는 MSC/NASTRAN과 PATRAN을 사용하였다. 제안된 모델링 기법은 한국항공우주연구원(KARI)에서 설계된 복합재료 로터 허브 시스템 해석에 적용되었다. 제안된 등가 모델링 기술을 이용하여, 쉬운 모델링과 계산시간을 감소시키면서 허브 시스템의 응력 해석과 각 부분의 안전 계수 점검을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권8호
• /
• pp.649-656
• /
• 2016

두꺼운 복합재료 회전원판은 경량화와 고속화가 요구되는 터빈 디스크, 플라이휠 등에 다양한 기계요소도 활용되고 있다. 본 연구에서는 회전속도가 두꺼운 복합재료 원판의 동적특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위해 두꺼운 복합재료 회전원판의 동적 운동방정식을 유도하고 유한요소 정식화를 수행하였다. 등방성 원판, 원주강화 복합재료 원판, 그리고 반경강화 복합재료 원판에 대한 수치해석을 수행하였다. 횡전단변형과 회전관성의 고려는 원판이 회전할 때에도 고유진동수를 감소시킬 뿐만 아니라 임계속도를 낮추는 역할을 한다. 원판의 회전속도가 증가함에 따라 횡전단변형과 회전관성 효과가 감소한다는 이전의 연구결과와는 달리 탄성계수의 이방성, 두께비, 모우드에 따라 그 효과가 감소 또는 증가할 수 있는 것으로 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제14권2호
• /
• pp.33-42
• /
• 2001

DSC(differential scanning calorimetry)를 이용하여 S2-유리섬유/폴리에스터 프리프레그 복합재료의 경화반응식을 구성하였다. 구성된 경화식과 블리더의 수지 함침에 의한 열전달 조건의 변화를 고려하여, 두꺼운 복합재료의 두께 방향 위치에 따른 온도분포를 계산하였다. 유래섬유 복합재료의 경화중 온도과승을 줄이기 위한 방법으로 냉각 및 재가열 구간을 도입하여 경화 사이클을 개선하였다. 냉각-재가열 구간이 없는 기존의 경화 사이클과 개선된 경화 사이클로 두꺼운 복합재료를 각각 제조하여 short beam shear 시험 및 Barcol 경도시험을 실시하고, 그 결과를 비교하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 1997년도 한국재료학회 추계학술발표회
• /
• pp.24-24
• /
• 1997

• Composites Research
• /
• 제25권4호
• /
• pp.105-109
• /
• 2012

최근 국내에서 미국과 상호항공안전협정 체결을 위한 소형 항공기가 연구 개발 중이다. 연구 대상 항공기는 경량화 하여 연료 절감을 위해 전기체 복합재료가 적용되었다. 그러나 복합재 구조는 외부의 충격 손상에 취약한 구조이다. 따라서 항공기 구조물은 충격 손상에 대한 압축 파손 강도를 고려하여 손상 허용 설계가 반드시 수행되어야 한다. 이는 복합재 구조 항공기 인증에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 항공기 복합재 구조에 적용된 두꺼운 적층판에 대한 손상 허용 연구를 수행하였다. 두꺼운 적층판의 세 가지 형태인 손상이 없는 시편, 구멍 손상 및 충격 손상이 적용된 시편의 압축 하중 하에서 손상 허용 기준이 평가되었다.

• Composites Research
• /
• 제22권2호
• /
• pp.30-36
• /
• 2009

본 논문에서는 헬리콥터 착륙장치를 위한 복합재료 토크링크를 개발하기 위한 설계 기법을 제시하였다. 복합재 토크링크는 헬리콥터 착륙장치의 충격흡수부의 정렬을 위해 장착되는 장치로서 가벼우면서도 강성이 커서 외부하중에 대해 최소의 변형량을 가져야 한다. 또 가격적인 측면을 고려한 복합재 구조물 제조 공정(RTM: 수지충전공정)이 반영되어 대량생산이 가능한 구조 및 형태를 가져야 한다. 본 논문에서는 복합재 구조물 제조 공정과 동일한 공정으로 시편을 제작하여 설계에 필요한 기계적 특성을 얻었으며, 유한요소해석을 통하여 복합재 토크링크에 대한 최적 형상설계를 수행하였다. Lug 형태를 가지는 두꺼운 복합재료 구조물인 복합재료 토크링크의 설계를 위해서는 ABAQUS의 3D Layered Solid 요소로 구성된 유한요소모델을 활용하여 복합재료의 두께방향을 포함한 강도해석을 수행하였으며, Rigid-Deform 구속조건의 접촉문제를 고려한 비선형 정적 해석을 반복적으로 수행하여 주어진 정강도 요구조건을 만족시키는 복합재 토크링크를 설계하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.139-142
• /
• 2004

The fabric composite rings for nozzle parts of solid rocket motors should be thick to endure high temperature and pressure of combustion gas. Since the thermal residual stresses developed during manufacturing of the axi-symmetric composite structures increase as the thickness increases and eventually induce failures during storage and operation, the estimation of the residual stresses is indispensable for design and manufacture of the thick composite nozzle parts. In this paper, thick fabric rings made of carbon fabric phenolic composites were fabricated in a hydroclave and in an autoclave using a multi-step pre-compaction process to minimize draping. The residual stresses distributed in the rings were measured by the radial-cut method and it was found that the compaction reduces the residual stresses in the composite ring.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.49-52
• /
• 2000

A new composite manufacturing technique which combines winding and curing together is studied and analyzed. This method is especially suited to the manufacture of thick composite materials in which thermal spiking is a common problem. An experimental apparatus was designed and built for use with a filament winder to continuously cure a thick composite cylinder. A hoop-wound composite cylinder with 152 mm wall thickness was manufactured and embedded thermocouples and strain gages were monitored throughout the cure process. The experimental data were compared with analytical results.