• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.315-318
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• 2003

Recently, condenser tube which is used for a cooling system of automobiles is mainly manufactured by the conform extrusion but this method is inferior as compared with direct extrusion in productivity per the unit time and in the equipment investment. Therefore, it is essential for the conversion of direct extrusion with porthole die. The direct extrusion with porthole die can produce condenser tube which has the competitive power in costs and qualities compared with the existing conform extrusion. This study is designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load tendency of mandrel deflection that is affected by variation of porthole shape in porthole die. Estimation is carried out using finite element method under the non-steady state. Also this study was examined into the cause of mandrel fracture through investigating elastic deformation of mandrel during the extrusion.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.51-60
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• 2000

본 논문에서는 두께 방향의 와인딩 각도 변화를 고려한 필라멘트 와인딩 된 압력탱크의 해석을 수행하였다. 두께방향의 와인딩 각도를 고려하기 위하여 임의의 맨드릴 표면에 대한 필라멘트 와인딩 궤적을 찾아낼 수 있는 semi-geodesic path식을 도입하였다. 필라멘트 와인딩 된 압력탱크의 유한요소 모델링을 위하여 3차원 적층고체요소를 사용하였으며, 상용프로그램ABAQUS를 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 해석에서는 모재 파손에 의한 강성저하를 모사하기 위하여 재료 비선형성을 고려하였으며, 이를 위하여 각 하중 증분 후에 섬유 수직방향 응력을 모재의 인장강도와 비교하는 최대응력파손이론을 도입하였고, 파손이 일어난 층에 대해서 모재 방향의 재료 상수를 1/10로 저하시켰다. 그리고, 점진적 파손해석을 수행한 결과를 문헌에 주어진 실험데이터와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.1-8
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• 2003

본 논문에 한국항공우주연구원에서 개발 중인 KSR-III 로켓의 탑재부 축소형 킥모터 구조 설계와 제작공정 개발 내용을 정리하였다. 경량화를 위해 복합재료를 적용하였으며, 복합재 연소관 제작에 널리 사용되는 필라멘트 와인딩 방법을 도입하였다. 복합재 구조설계에는 망목이론(netting theory)과 적층판 이론을 사용하여 요구되는 내압하중에 적합한 와인딩 두께를 결정하였고, 돔형상은 와인딩 및 맨드렐(mandrel) 제작의 편이성을 고려하여 결정하였다. 재료는 경량화를 목표로 T-800 탄소 섬유와 고온용 수지로 선정하였다. 또한 와인딩 후 맨드렐를 제거하기 위해 조립식 맨드렐을 개발하여 적용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권8호
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• pp.1146-1152
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• 2005

Recently, multi cell tube which is used for a cooling system of automobiles is mainly manufactured by the conform extrusion but this method is inferior as compared with direct extrusion in productivity per the unit time and in the equipment investment. Therefore, it is essential for the conversion of direct extrusion with porthole die. The direct extrusion with porthole die can produce multi cell tube which has the competitive power in costs and qualities compared with the existing conform extrusion. This study is designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection that is affected by variation of porthole shape in porthole die. Estimation is carried out using finite element method under the non-steady state. Also this study was examined into the cause of mandrel fracture through investigating elastic deformation of mandrel during the extrusion.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.201-204
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• 2001

본 논문에서는 전력케이블, 전력용 변압기 및 가스 절연차단기와 같은 전력설비의 열화로 인한 방전현상 검출을 위해서 간섭계형 광섬유 센서를 제작하고, 방전 현상을 측정하였다. 광섬유 센서는 아크릴과 알류미늄 광섬유를 수회 감은 맨드릴형으로 선택하였으며, 간섭계는 Sagnac 간섭계를 선택하여 실험하였다. 방전현상은 절연유내에 방전모의셀을 설치하여 방전현상을 일으켰고, 광섬유 센서로 방전신호를 검출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.835-837
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• 2017

본 연구에서는 필라멘트 와인딩을 이용한 원통형 복합재 격자구조체의 제작 공정을 서술하였다. 원통형 복합재 격자구조체는 크게 네 단계의 제작 공정을 통해 제작된다. 격자 형상을 갖는 실리콘 금형을 맨드릴에 설치하고 연속 섬유를 실리콘 금형 위에 와인딩 한다. 섬유의 와인딩 후 모든 영역에서 동일한 두께를 갖도록 섬유 교차부의 압착 공정을 수행한다. 마지막으로 복합재 격자구조체를 오븐에서 경화하고 금형을 탈형한다. 제작된 제품의 치수는 설계 사양과 비교하여 2.4%의 오차가 발생하는 것을 확인하였다.

• 소성∙가공
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• 제31권6호
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• pp.384-393
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• 2022

The flow forming process consists of a split process, a divide process, and a forming process. The split process is a forming process in which rollers radially permeate a simple disc-shaped forging material and split it in both directions to form a top-bottom bidirectional cup. It is advantageous for post-processing to deepen the forming depth in the split process but this characteristic causes the failure near the edge of the mandrel during the actual process. The split process was analyzed using Rigid Plastic FEM, and the stress analysis of the mandrel was conducted to find the cause of the failure. It was found that the failure occurred due to fatigue accumulation damage caused by repeated residual stress.