• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.203-209
• /
• 2012

본 논문에서는 상온 및 방사선 경화 복합재 풍력 블레이드의 구조성능을 비교하기 위하여 단면 강성, 정적응력 및 동적 고유 진동수를 해석하였다. 먼저 상온 및 방사선 경화공정에 의한 복합재료 시편의 탄성계수 등 물성 값을 적용하였다. 블레이드의 단면 강성 값은 고형 복합재료 보 이론을 적용하여 유한요소 적분법으로 계산하였다. 허브 체결부위를 포함한 소형 풍력 블레이드를 상용 유한요소 프로그램으로 모델링하여 최대 변위와 응력분포 등을 확인하였다. 또한, 풍력 블레이드의 회전속도에 따른 원심력 효과를 고려하여 고유 진동수 해석을 병행하였다. 이와 같은 일련의 해석결과를 상호 비교함으로써, 상온 및 방사선 경화 복합재료의 물성 값 차이에서 기인하는 풍력 블레이드의 구조성능 변화를 정량적으로 분석하였다.

• Composites Research
• /
• 제36권5호
• /
• pp.315-320
• /
• 2023

오토클레이브를 사용하는 열경화성 탄소 섬유 복합재 성형 공정에서는 설정한 온도 사이클에 따라 내부 온도가 변화한다. 이 온도 변화에 따라 복합재 수지가 경화되며 성형이 진행된다. 이러한 과정에서 수지의 화학 반응으로 열이 발생하며, 이로 인해 오토클레이브 내부 온도와 복합재의 온도가 다를 수 있는 상황이 나타난다. 이전 연구에서는 복합재와 오토클레이브의 온도를 동일하게 가정하고, 성형 후에 발생하는 잔류 응력과 열 변형을 예측하였다. 그러나 잔류 응력과 열 변형은 복합재 온도와 경화도에 따라 영향을 받는 요소이기 때문에, 본 연구는 수지의 화학 반응열을 고려하여 정확한 온도와 경화도 변화를 계산하는 열화학 모델 해석 기법을 검증하였다. 또한, 이 모델이 다른 두께에서도 이와 같은 경향성을 나타내는지 확인하기 위해 두께별 케이스 연구를 하였다.

• Composites Research
• /
• 제33권5호
• /
• pp.302-308
• /
• 2020

본 연구는 탄소 복합소재를 이용하여 오토클레이브와 진공백(Vacuum Bag Only) 공정으로 소재의 열전도 계수를구하고 경화 거동 모델을 통해 표면부와 내부의 경화 거동을 예측 및 비교하였다. 공정에 따른 열전도 계수의 변화로 인해 내부 온도가 표면부와 차이를 보였다. 오토클레이브 공정의 경우 높은 열전도 계수를 통하여 표면부와 내부의 온도는 거의 일치를 하였으며, 경화 거동 역시 유사하게 진행이 되었다. 하지만, 진공백 공정의 경우 표면부와 내부의 경화 거동이 많은 차이를 보였다. 이 차이는 부품 내부의 품질 및 공기 배출에 영향을 준다. 기계적 물성 차이를 확인하고자 0도 단방향 시편으로 압축시험을 수행하였고, 그 결과 진공백 성형이 조금 낮은 물성을 갖는다는 것을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제37권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2024

수소탱크의 잔류응력은 내구도와 직접적인 관련이 있기 때문에 안전을 위해 이를 줄이는 것이 매우 중요하다. Type II~IV 수소탱크는 섬유에 수지를 함침시켜 라이너에 감는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작하게 된다. 필라멘트 와인딩에서 잔류응력은 경화조건, 섬유 인장 등에 영향을 받게 되는데, 본 연구에서는 탄소섬유 필라멘트 와인딩 공정을 이용한 Type III 수소탱크 제작 시 경화조건이 잔류응력에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 에폭시 수지의 경화거동을 시차주사열량계를 이용하여 분석하였다. 이를 통해 경화온도를 140℃로 설정하였다. 같은 경화시간 동안 140℃에 먼저 도달하는 2-stage 경화조건과, 보다 늦게 도달하는 4-stage 경화조건으로 각각 시편을 경화시켰다. 경화 후 복합재 부분의 잔류응력을 ring slitting 법으로 측정하였고, 이 실험값을 수치해석적인 값과 비교하였다. 그 결과, 경화조건 최적화에 따른 유의미한 잔류응력의 차이가 발생함을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제14권1호
• /
• pp.30-38
• /
• 2001

복합재료는 우수한 비강성, 비강도 특성 때문에 기존의 항공우주산업뿐만 아니라 로봇 팔. 공작기계 등에 널리 사용되고 있다. 복합재료 경화중의 온라인 모니터링기법은 생산성 향상 및 품질의 신뢰성 향상을 위하여 매우 중요한 연구분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 휘스톤 브리지식 유전회로를 설계하고 제작하였다. 또한 고온 경화 복합재료에 적용할 수 있는 고온 유전센서를 개발하여 그 성능을 평가하였다. 유한요소해석을 이용하여 유전 센서에 작용하는 열 잔류응력을 계산하였으며, 고온분위기 하에서 유전센서의 유전특성을 평가하였다. 이상에서 개발된 유전회로와 고온 유전센서를 이용하여 BMI(Blsmaleimlde) 수지의 경화모니터링을 수행하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.42-45
• /
• 2000

The properties of thermosetting resins are dependent on the degree of cure and consolidation quality. Since the consolidation process of thermosetting resin matrix fiber composites is much dependent on the viscosity of resin in the composites, in this study, the dissipation factor which is a function of viscosity was measured by the newly developed Lacomtech dielectrometry apparatus and sensors. Using the measured dissipation factors, the relationship between the dissipation factor and degree of cure with respect to environmental temperature was investigated.

• Elastomers and Composites
• /
• 제48권2호
• /
• pp.133-140
• /
• 2013

탄소섬유강화 고분자(CFRP) 복합재료는 고분자 매트릭스 내에 탄소섬유를 강화제로 사용한 복합재료이다. 최근 고온 및 고진공 조건이 요구되는 항공우주 및 전자산업용 고성능 재료로 사용하기 위해 높은 열안정성과 낮은 기체방출 특성을 갖는 CFRP 복합재료가 활용되고 있다. 이러한 용도에 시아네이트 에스터 수지는 가장 적합한 매트릭스 수지로 꼽히고 있다. 본 연구에서는 시아네이트 에스터 수지와 촉매의 조합, 경화 거동 및 경화 사이클을 최적화하기 위해 화학유변학적 거동을 분석하였다. 최적 조건은 촉매 100 ppm을 첨가한 수지 조성물을 $150^{\circ}C$에서 경화한 경우로 나타났다. 열안정성과 기체방출 특성을 분석한 결과 경화된 수지 조성물은 열분해 온도 $385^{\circ}C$ 및 전체질량손실 0.29%를 나타내었다. 설정한 수지 조성 및 경화 조건을 사용하여 CFRP 프리프레그 및 이를 적층한 복합재료를 제조하였다. 복합재료의 인장 탄성률을 이론적 모델과 비교한 결과 매우 일관성이 있었다.

• 폴리머
• /
• 제24권5호
• /
• pp.690-700
• /
• 2000

본 연구에서는 온도의 상승에 의하여 부피가 팽창하는 열팽창 고무 치공구의 팽창 특성을 이용하여 열경화성 복합재료를 경화하고 압축하는 과정을 실험과 모델링을 통하여 해석하였다. 열팽창 고무치공구가 사용되는 닫힌계 (fixed-volume process)와 열린계 (variable-volume process)에서 예상되는 압력을 이론적으로 유도하였고, 경화가 수반되는 과정에 있어서는 실험을 통하여 열팽창 치공구와 프리프레그가 나타내는 압력을 측정하였다. 온도가 상승하고 경화가 수반되는 경우에 등속도 압축실험에 의하여 얻어진 응력-변형율 곡선은 비선형 점탄성 특성을 보여주었는데, 본 연구에서는 Maxwell모델을 KWW (Kohlrausch-Williame-Watts)식으로 변형시킨 모델식을 이용하여 이를 매우 정확하게 표현할 수 있었다. 이 모델을 이용하여 몰드의 부피를 고정시킨 상태에서 경화시키는 닫힌계 공정에서 예상되는 압력을 예측하였으며 따라서 열팽창 치공구를 열경화성 복합재료의 경화압축 공정에 성공적으로 적용하였고 이를 해석하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.116-119
• /
• 2000

본 연구에서는 온도의 상승에 의하여 부피가 팽창하는 열팽창 고무 치공구의 팽창 특성을 이용하여 열경화성 복합재료를 경화하고 압축하는 과정을 실험과 모델링을 통하여 해석하였으며, 열가소성 복합재료의 함침공정을 연구하였다. 열팽창 고무치공구가 사용되는 닫힌계와 열린계에서 예상되는 압력을 이론적으로 유도하였고, 경화가 수반되는 과정에 있어서는 실험을 통하여 열팽창치공구와 프리프레그가 나타내는 압력을 측정하였다. 온도가 상승하고 경화가 수반되는 경우에 등속도 압축실험에 의하여 얻어지는 응력-변형율 곡선은 비선형점탄성 특성을 보여주었는데, 본 연구에서는 Maxwell모델을 KWW(Kohlrausch-Williame-Watts)식으로 변형시킨 모델식을 이용하여 이를 매우 정확하게 표현할 수 있었다. 또한 고무치공구를 이용하여 열가소성 수지의 복합재료 성형공정을 실험하였고, 중성자 레디오그래피 촬영을 통하여 기공의 분포를 관찰하였다.

• Composites Research
• /
• 제31권6호
• /
• pp.404-411
• /
• 2018

복합재료는 주어진 경화 사이클(cure cycle)로 오토클레이브 공정이 진행됨에 따라 수지의 화학수축, 열팽창계수 등에 의한 제품 내 잔류응력(residual stress)이 발생한다. 이로 인해 spring-in, warpage와 같은 열 변형이 발생하고 최종 제품의 수치 정확성이 감소한다. 구조물의 정밀한 제작이 요구되는 항공우주분야에서는 열변형으로 인한 문제를 해결하는 것이 중요하다. 따라서 복합재료의 경화과정을 예측하고 이해하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 공정과정에 따른 복합재료의 경화메커니즘을 유한요소해석을 통해 예측하였고, 공정에 의해 발생하는 열변형에 대한 화학수축의 영향을 열팽창계수와 비교하여 분석하였다.