• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.303-308
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• 2022

PIC(Piecewise Integrated Composite)는 적층 복합재의 기계적 특성을 향상시키기 위해 다양한 적층 순서를 모자이크 방식으로 할당하여 복합 구조를 설계하는 새로운 개념이다. 또한 머신 러닝은 인공 지능의 하위 범주로, 컴퓨터가 데이터에서 지속적으로 학습하고 데이터를 기반으로 예측하는 능력을 개발한 다음 추가 프로그래밍 없이 조정하는 과정을 의미한다. 본 연구에서는 구조적 강성을 높이기 위해 기계학습을 기반으로 넓고 얇은 LCD 디스플레이를 운반 및 이송하기 위한 테이퍼 박스형 빔형 PIC 로봇 암이 설계되었다. 필수 학습 데이터는 예비 FE 해석 과정에서 유한 요소 모델 중 의도적으로 배치된 참조 요소에서 수집되었다. 또한 인장, 압축 또는 전단과 같은 지배적인 외부 하중 유형을 판단하기 위해 각 유한 요소에 대한 3축 특성 값을 얻었다. 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 모델을 훈련하고 평가되었으며, 정확도 레벨을 만족한 머신 러닝 모델을 이용해 요소의 로딩 유형을 예측하였다. 특정 하중 유형에 대해 우세한 것으로 알려진 세 가지 유형의 적층 각도 순서가 PIC 로봇 암에 모자이크 방식으로 할당되었습니다. 이후 굽힘형 FE 해석을 수행한 결과 PIC 로봇 암이 기존의 단일 적층 각도 순서로 제작된 복합재 로봇 암에 비해 강성이 증가된 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.342-346
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• 2016

경량화 소재 중 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 카본 섬유를 이용한 섬유구조물이다. 카본과 플라스틱의 특성을 갖는 복합소재이다. 섬유구조는 섬유방향으로 큰 강도를 갖는다. 이러한 경량 소재인 CFRP로 가장 많이 사용되는 것은 직조된 CFRP이다. 직조된 CFRP는 단방향 CFRP에 비하여 구조가 안정적이기 때문이다. 단직조된 CFRP는 고가이다. 따라서 본 연구는 단방향 CFRP의 섬유 구조 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 적층각도 [0/X/-X/0]로 X를 변수로 갖는다. X의 각도 위상이 반전되어 적층된 단방향 CFRP이다. 이러한 단방향 CFRP를 이용하여 중앙 크랙을 갖는 두께 2 mm 판재 형태의 해석 모델을 이용하였다. 해석에서는 핀으로 연결된 상부와 하부에서 하중이 가해지고 있으며 중앙 크랙부분에서 파단을 연구한다. 해석 모델은 CATIA를 이용한 3D Surface 모델로 설계하였다. CFRP 적층을 위해, ANSYS프로그램에서 ACP를 이용한 적층 방향을 결정하여 2개의 적층들을 갖는 해석 모델을 만들었다. 이후 구조해석을 진행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.41-52
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• 2001

본 연구에서는 복합재료로 구성된 구조물로서 박스거더와 같이 임의의 각도로 연결된 절판을 유한대판법으로 해석하였다. 각 적층판의 강성으로부터 적분에 의하여 판두께 방향의 전체 강성을 구하고 최소 포텐샬 에너지 이론으로부터 구한 평형방정식에 대입하여 전체 강성매트릭스를 구하였다. 슬래브나 박스거더의 변위 함수는 횡 방향의 Hermite 다항식과 종 방향의 조화함수의 결합으로 가정하였다. 종 방향 조화함수는 단부의 경계조건을 만족시키는 함수를 사용하였다. 해석시간의 단축 및 모델링이 쉽다는 장점을 가진 유한대판법은 복합적층 재료로 구성된 박스거더와 같은 절판해석의 경우에도 매우 정확한 해를 얻을 수 있다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.14-20
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• 2010

본 연구에서는 마이크로 유전자 알고리즘을 이용하여 외부 수압을 받는 필라멘트 와인딩 복합재 원통의 최적설계를 수행하였다. 목적함수는 파손하중과 좌굴하중을 동시에 고려하여 설계하중을 최대화하는 것이다. 좌굴 및 파손해석은 MSC.NASTRAN을 이용하였고, Carroll의 공개된 마이크로 유전자 알고리즘에 기초한 최적화작업을 수행하였다. 설계변수로는 헬리컬(helical) 와인딩 각도와 후프(hoop) 와인딩 층의 두께비가 고려되었다. 본 연구를 통해 마이크로 유전자 알고리즘을 이용하여 다양한 형상을 갖는 필라멘트 와인딩 복합재 원통의 좌굴 및 파손하중 최적화가 가능함을 확인하였고, 제안된 알고리즘이 일반 유전자 알고리즘과 비교해서도 높은 효율을 보였다.

• 한국주조공학회지
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• 제27권6호
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• pp.258-262
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• 2007

단섬유강화 고분자 복합재료의 고온압축 프레스 성형 시 유리섬유의 유동을 지배하는 인자인 유리섬유와 모재의 유동성에 관하여 연구하기 위하여 ?h트 스트랜드의 교차각도를 $30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$로 배향하여 모재와 적층시킨 다음 열압축프레스를 사용하여 1차로 시트를 제작하고, 이 제작된 시트를 가열로로 가열하여 열압축프레스로 2차 고온압축 프레스 성형한다. 여기서, 압축속도와 압축비를 변화시켰을 때 발생되는 유리섬유의 배향에 관한 실험결과를 고찰한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제3권2호
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• pp.131-137
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• 1990

스퍼터링시 타겟에서 튀어나오는 원자의 방출각도분포를 새로운 함수로 표현하고 이를 이용하여 박막의 두께와 조성분초를 예측하는 방법을 구하였다. 2원계 RbFe박막의 복합타겟 마그네트론 스퍼터에 의해 제작된 박막의 조성 및 두께해석에 본 모델을 적용한 결과, 스퍼터시 Tb는 overcosine, Fe는 undercosine 방출분포를 갖는다는 것이 밝혀졌으며 이를 이용하여 실용디스크의 대면적균일화 방안의 도출기반을 마련하게 되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.175-182
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• 2010

본 연구에서는 복합소재 교량용 방호울타리를 개발하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 강재 교량용 방호울타리와 복합소재교량용 방호울타리의 성능을 비교하였다. 구조적 강도 성능 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리의 경우 교량용 방호울타리의 변형이 17%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 강도 성능이 우수하였다. 탑승자 보호 성능 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 THIV 47.1%, PHD 49.0%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 탑승자 보호성능이 우수하였다. 충돌 후 차량의 거동 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 이탈속도가 증가하고 이탈각도가 감소하여 강재 교량용방호울타리 보다 충돌 후 차량의 거동이 우수하였다. 교량용 방호울타리의 비산 측면에서, 강재 및 복합소재 교량용 방호울타리는 비산이 발생하지 않았다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.140-146
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• 2020

본 논문은 차량에 사용되는 파티션 패널을 기존의 알루미늄 소재에서 Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP)로 소재를 변경하여 경량화 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 복합재 제작에는 3가지 방법의 직조 방법(평직, 능직, 주자직)이 사용되었고, 복합재 시편을 제작하고 시험을 수행하여 물성을 도출하였다. 이를 통해 비틀림 조건에 대한 복합재 파티션 패널 해석 모델을 구성하고, Tsai-Hill 파손 기준에 따라 구조적 안정성과 시스템 강성을 평가하였다. 섬유 배향 각도와 적층 순서에 대한 설계변수를 통해, 진화론적 알고리즘을 수행하였고, 그 결과로 최적의 복합재 파티션 패널을 설계하였다. 또한, 강도 및 비강성에 대한 구조해석 결과를 기존의 알루미늄 파티션 패널과 복합재 파티션 패널를 비교하여, 경량화 가능성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.296-301
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• 2020

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였으며, 본 공법이 적용된 복합재 Single-lap joint의 정적 강도를 평가하였다. Single-lap joint 시편은 오토클레이브 진공백 공정을 사용하여 동시경화법으로 제작하였다. 복합재 시편 두께는 고정하였으며, Stitching 패턴(5×5, 7×7)과 삽입 각도(0°, 45°)를 변화시켜가며 총 5 종류의 시편을 제작하였다. 시험 결과, I-fiber stitching 공법을 적용한 시편의 파손하중은 보강하지 않은 시편의 파손하중 대비 최대 143% 증가하였다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제1권2호
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• pp.16-24
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• 2011

The angular electrostatic microactuator using skewed electrode array (SEA) scheme was proposed. The moving and fixed electrodes are arranged to make the driving force perpendicular to the rotating moment of arm. By changing the electrode overlap length, the magnitude of electrostatic force and stable displacement will be changed. In order to optimize the design, electrostatic FE analysis were carried out and the empirical force model was established for SEA. Simulation was performed to make the comparison between conventional actuators and SEA. The proposed SEA generates actuating torque 2 times greater than a comb-drive and stable actuator displacement 40% greater than a parallel plate type actuator. The angular electrostatic microactuator using skewed SEA scheme was designed and fabricated using SoG process.