• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.999-1005
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• 2011

고무복합재료에 대해 변형에 의한 결정화(SIC)가 기계적 특성에 미치는 영향을 연신율(${\lambda}$) 및 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 카본블랙(CB)의 함유량을 함수로 하여 연구하였다. 시차 주사 열량(DSC) 분석을 통해 CB 및 CNT의 함유량에 따라 결정화 정도가 증가함을 확인 하였다. 또한 연신율이 증가함에 따라 복합재료의 유리전이온도(Tg)는 증가하였고, 결정화 잠열 값(LHc)은 ${\lambda}$=1.5에서 최대값을 보였다. CNT의 함유량 증가에 따라 기계적 특성과 LHc는 비례관계임을 확인하였다. 열 중량 분석(TGA)을 통해 기지의 소실율은 94.3%였고, 복합재료의 소실율은 보강재의 함유량 증가에 따라 감소하였다. 인장탄성율 비는 고무 내의 CNT 배향으로 인장강도 비보다 높게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.519-529
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• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

• 오토저널
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• 제18권4호
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• pp.1-17
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• 1996

자동차의 안전에 대한 연구는 객실의 변형제한과 승객의 감속도 축소를 위한 여러가지 구조부재의 에너지 흡수능력 및 흡수 메카니즘을 연구하는데 초점이 맞추어져 왔다. 그 이유는 충돌사고시에 인명을 보호하기 위해서는 차제변형에 의한 물리적 접촉의 회피 뿐 아니라 충돌에너지를 적절히 흡수조절하여 충돌력을 감소시키도록 구조부재를 설계함으로써 충돌안전성이 확보되기 때문이다. 충돌에너지 흡수 특성은 구조부재의 단면 형상과 재질에 따라 달라지며 압괴모드도 구분되어진다. 즉, 복합재료의 압축붕괴특성은 금속이나 플라스틱 재질과는 다르다. 일반적으로 복합재는 재질의 파손으로 에너지가 흡수되지만 금속재는 소성변형으로 에너지를 흡수한다. 이때의 붕괴양상은 작용하중에 따라 축방향 붕괴, 굽힘붕괴, 측면붕괴의 경우는 정규압괴모드(compact mode) 및 불규칙압괴모드(noncompact mode)로 나뉘고, 원통쉘의 경우는 축대칭모드 및 다이아몬드형 모드 등으로 나뉠수 있다. 원형 및 사각 튜브는 광범위한 형상비와 후폭비를 가지도록 제작할 수 있으며 산업전반에 걸쳐 널리 쓰이므로 충돌특성 연구의 대상으로 많은 연구들이 진행되어 왔다. 또한, 충돌특성의 해석을 위한 이론적 모델이 제시되었으며 계속적인 보완이 이루어져 오고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1461-1469
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• 2011

본 논문은 3 차원 유한요소해석 기법을 이용하여 토오크 시험을 위한 표준시험시편의 각도 및 동심 오열이 시편의 응력과 변형률 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과의 정량적 비교를 위해 각, 동심 및 복합 축 오열에 대한 평균 굽힘 변형률을 적용하였으며, 시편 형상에 따른 축 오열 영향을 확인하기 위해 환봉형 시편과 튜브형 시편에 대해 각각 유한요소해석을 실시하였다. 해석결과로부터 얻어진 변형률과 응력의 변화로 축 오열의 종류와 방향을 예측하는 일반적인 기준을 제시하였으며, 초기 항복조건을 적용하여 축 오열이 토오크 시편의 초기 항복 모멘트에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.442-446
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• 2004

스웨이징(swaging)제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 관한 연구를 수행하기 위하여 상용 소프트웨어를 사용하였다. 시행오차를 통하여 획득한 경험에 기반을 두어 튜브 스웨이징 공정의 시뮬레이션이 이루어졌으며, 변형 경화 지수(strain hardening exponent) n과 소성계수(plastic modulus) K는 튜브재료의 실제 인장 측정 시험을 통하여 얻어졌다. 두 종류의 서로 다른 다이와 튜브 형상을 사용하여 비교하였다. 전처리는 HyperMesh(r), 해석은 LS-DYNA(r), 후처리는 LS-TAURUS(r)를의 상용 소프트웨어를 사용하였으며, 본 연구에서 얻어진 결과들을 문헌에서 이용 가능한 결과들과 비교하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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• pp.241-244
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• 1997

This paper proposes Electronic Speckle Pattern Interferometry(ESPI) for the quantitative buckling analysis of square tube, which is unable to be measured with previous methods. The quantitative buckling analysis in elasticity is important part to study strain-stress analysis of thick-plated tube and fatigue analysis. However, it is unsolved problem with theory and previous experimental method. The merits of ESPI, Whole-filed measurement and high accurate 3D-displacement measurement make it possible to determinate the buckling analysis in elasticity quantitatively.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2703-2714
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• 2002

본 연구에서는 유한요소해석을 통해 점용접된 정사각 모자형 박판튜브의 적정 용접간격을 제시해보았다. 적정 용접간격은 에너지흡수 측면에 기준을 두었다. 이를 위해 먼저, 실제 압괴특성을 반영하는 유한요소 모델이 확립하였다. 실제 압괴 특성을 반영하는 유한요소 모델은 본 연구에서 수행된 실험결과에 기초하여 설정하였다. 이 과정에서 다음과 같은 결과들을 도출하였다. (1) 모자형 박판튜브의 압괴해석시 원활한 접힘을 유도하고 과도변형과 접촉에 의한 수치오류 및 비정상 압괴거동을 방지하기 위해 적정 요소크기와 해석시간에 대한 예비연구가 필요하다. (2) 다양한 용접간격의 유한요소모델들에 대한 압괴해석을 거쳐 주어진 폭에 대해 최대 에너지 흡수 용접간격 [식 (1)]을 제시하였다. 또한 최적용접 간격의 모자형 박판튜브는 후폭비 (t/w)가 커질수록 에너지흡수능력 이 증가한다. (3) 다양한 두께와 폭을 갖는 사각튜브에 대한 유한요소해석을 통해, 사각튜브 흡수에너지 예측에 있어 평균압괴하중 방법의 유효성을 검증하였다. 이를 토대로 후폭비항으로 표현되는 수정된 평균 압괴하중으로 최적용접간격을 갖는 모자형 박판튜브의 흡수에너지식 (5)를 제시하였다. 식 (5)의 적용시, 주어진 폭에 대해 (최적)용접간격을 유지함과 동시에 식 (6)의 한계후폭비를 만족해야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.423-430
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• 2013

본 연구에서는 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 기지 간 계면결합력과 나노튜브의 국부적 응집에 따른 나노복합재의 탄소성 거동 변화에 대한 파라메트릭 연구를 수행한다. 나노복합재의 탄소성 거동 예측을 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고, 분자동역학 결과와 Mori-Tanaka 모델을 적용한 비선형 미시역학 모델을 연계하여 나노복합재 내 흡착계면의 탄소성 거동을 역으로 도출하는 2단계 영역분할 기법을 적용하였다. 미시역학 모델에서는 시컨트 계수방법을 Mori-Tanaka 모델에 적용하여 나노복합재의 비선형 거동을 예측하는 방법을 적용하였으며, 나노튜브와 기지 간 재료계면의 불완전 결합을 고려하기 위해 변위 불연속 조건을 적용하였다. 흡착영역을 고려한 미시역학 모델을 통해 흡착계면의 유무 및 재료계면 결합력 변화 그리고 나노튜브의 국부적 응집현상에 따른 나노복합재의 응력-변형률 관계를 예측하였다. 그 결과 나노튜브의 국부적 응집이 나노복합재의 강화효과를 저하시키는 가장 중요한 변수임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1083-1089
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• 2010

형상기억합금은 지능형 재료와 구조물에 널리 쓰인다. 큰 힘과 변위를 발생시키는 것이 특징이며 작동기, 소음 및 진동감쇠, 동역학적 튜닝, 형상의 변형 제어 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다. 본 논문에 서는 형상기억합금튜브와 초탄성 스프링으로 구성된 형상기억합금 비틀림 작동기를 제안하였고 각각의 거동 특성을 알아보았다. 열전달 해석을 통해 저항열과 히터의 열을 동시에 형상기억합금튜브에 가하면 작동기의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 접촉 해석으로는 실제 작동기의 거동을 시뮬레이션하였고 정상적으로 작동함을 알 수 있었다. 3 차원 형상기억합금의 거동을 표현하기 위해 비선형 구성방정식을 유한요소 법으로 풀고 ABAQUS 의 U-MAT 기능을 이용하여 비선형 해석을 수행하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.55-61
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• 2015

본 연구에서는 여러 가지의 절단면 형상과 하중지지 용량을 높이기 위해 원판을 설치한 중공롤러의 변위거동 특성을 유한요소법으로 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 중공롤러의 절단면 형상은 외측튜브, 중간튜브, 내측튜브와 이들 튜브들 사이를 연결하기 위해 X형 또는 Y형 컬럼을 설치한 경우는 중공롤러의 중간부에서 발생하는 최대 변위량을 줄여주는 효과가 있다. 여기에 중공롤러의 중간부 두께를 30~40mm 갖는 원판을 설치할 경우는 중공롤러의 최대 변위량을 줄이는데 효과가 크다는 해석결과를 제시하였다. 본 연구에서는 원통롤러의 전체 중량에 연계된 최대 변위량 비율을 고찰한 최적설계 데이터를 제하였다. FEM 해석결과에 의하면, 중공롤러에서 발생하는 최대 변위량과 전체 중량의 비율을 줄인 설계모델로는 4, 5와 6번을 추천할 수 있다.