• Composites Research
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• v.24 no.2
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• pp.1-8
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• 2011

Interfacial fracture toughness under various mixed-mode loading is measured to provide a mixed-mode fracture criterion of a composite/metal bonded joint. Experimental fracture characterization tests were carried out using a SLB (single leg bending) specimen, which controls mode ratio with the specimen thickness. The experimental result of the SLB test conforms that interfacial fracture toughness increases as the mode II component increases. The effect of loading mode on interfacial crack growth is investigated on the basis of crack path observation using microscopic image acquisition technique. The influence of interfacial roughness on adhesion strength is also discussed.

• Composites Research
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• v.32 no.1
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• pp.6-12
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• 2019

This paper describes the characteristics for mode I interlaminar and intralaminar fractures of cross-ply carbon/epoxy composite laminates. We obtained mode I interlaminar fracture toughness and mode I intralaminar fracture toughness based on energy release rate and Finite Element Analysis (FEA). For this purpose, the Double-Cantilever Beam (DCB) test and FEA were performed for cross-ply DCB specimens. Also, the behavior of load-displacement curve at the interlaminar and intralaminar crack was analyzed. The results show that mode I intralaminar fracture toughness was lower than mode I interlaminar fracture toughness in the cross-ply DCB specimen.

• Composites Research
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• v.26 no.2
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• pp.141-145
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• 2013

The mode II interlaminar fracture toughness was evaluated for CFRP laminates with different types of nonwoven tissues and the source of increased mode II interlaminar fracture toughness was examined by SEM analysis in this paper. The interlaminar fracture toughness in mode II is obtained by an end notched flexure test. The experiment is performed using three types of non-woven tissues: 8 $g/m^2$ of carbon tissue, 10 $g/m^2$ of glass tissue, and 8 $g/m^2$ of polyester tissue. On the basis of the specimen with no non-woven tissue, interlaminar fracture toughness on mode II at specimens inserted with non-woven carbon and glass tissues and polyester tissues increases as much as 166.5% and 137.1% and 157.4% respectively. The results show that mode II interlaminar fracture toughness of CFRP laminates inserted with nonwoven tissues increased due to the fiber bridging, fiber breakage, and hackle etc. by SEM analysis.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.9 no.4
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• pp.187-196
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• 1997

시멘트를 기초로하는 복합재료의 파괴거동은 주균열이 진행하기 이전에 파괴진행영역이라고 하는 미세균열대가 콘크리트 내부에 형성고기 때문에 선형파괴역하게 입각하여 해석하게 되면 실험치와 상당한 차이를 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 가상균열모델이나 균열띠 모델, 두 파라메터 파괴모델 등 비선형해석에 따른 여러 파괴역학모델들이 제안되었으나 이들 모델들은 2차원 해석에 근거를 두고 있기 때문에 구조체의 두께 방향으로 동일한 균열이 형성되며, 특히 콘크리트 실험에서 관찰되는 비연속적 균열발생에 대해서 설며이 어려웠다. 이에 본 연구는 콘크리트를하나의 다종복합체로 가정하고 연립변형모드 및 진행파괴모드 방향으로 구성재료를 배열한 상태에서 가상균열 이론에 근거한 비선형해석방법으로 모델링하였다. 진행파괴모드로 구성재료를 배열하면 강성이 높은 구성재료를 통과하여 균열이 진행될 때 균열선단으로부터 분포된 응력이 상층의 허용인장강도를 초과하게 되어 균열이 발생되며 이러한 균열은점진적인 균열진행과는 달리 비연속 동시 발생 균열ㄹ로 나타났다. 본 연구는 진행파괴모드에서의 파괴 해석 방법과연립변형모드에서의 해석 방법을 제시하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 검증하였다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.9 no.3
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• pp.179-187
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• 1997

콘크리트는 여러 구성 성분들이 불규칙적인 배열을 이루어 형성된 복합재료이지만, 과거에는 이 재료를 하나의 단종재료로 간주하여 해석하였기 때문에, LEFM에서 사용되는 파괴인성계수만으로는 콘크리트의 파괴역학적 접근이 어렵다는 것 이외에는 파괴인성계수들의 크기의존성에 대한 이유라든가, 실험을 통해서 관측된 구조물 두께 방향으로의 서로 다른 깊이의 균열 진행 현상에 대해서는 설명하기가 어려웠다. 따라서 본 연구는 콘크리트를 하나의 복합재료로써 각각의 구성요소들이 차지하고 있는 체적비 및 배열상의 효과를 고려하여 복합재료의 파괴거동을 해석하고, 구성재료의 수와 파괴인성계수와의 상관관계를 분석하였다. 각각의 구성요소들을 연립변형모드( SD mode)로 배열시킨 조건에서 복합재료역학개념에 입각하여 해석한 결과, 일반적으로 실험이나 비선형파괴역학 해석과 같이 하중-변위곡선 상단부에서 비선형 거동이 관측되었다. 또한 임계응력확대계수( $K_IC$)나 파괴에너지($G_r$)는 구성원의 수나 보의 크기에 대해서 거의 무관한 값을 나타내지만, 임계군열선단개구변위 ($CTOD_c$)는 크기에 영향을 받음을 보여 주었다. 균열의 진행속도는 균열이 진행될수록 감소하며, 파괴인성이 작은 구성원에서부터 균열이 발생되어 결과적으로 보의 두께 방향으로 서로 다른 크기의 균열길이가 생성됨이 관측되었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.2
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• pp.181-192
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• 2001

이 논문은 샌드위치식 강-콘크리트 복합구조체에서 상하 강판과 격벽으로 구성되는 셀의 형상비가 거동과 성능에 미치는 영향을 다루었다. 이 구조체에서 셀 형상비는 하중전달 메카니즘과 하중분배능력을 변화시킨다. 따라서 셀 형상비에 따라 부재의 응력수준과 하중저항능력이 변화한다. 이 연구에서는 셀 형상비가 이 구조체의 거동과 성능에 미치는 영향을 규명하기 위해, 두 종류의 샌드위치식 복합구조체에 대해 다양한 셀 형상비를 설정하여 비선형 구조해석을 수행하였다. 해석결과로부터 셀 형상비에 따른 하중전달 메카니즘과 부채 응력에서의 차이점을 도출하였으며, 이들 차이점을 바탕으로 셀 형상비가 전단성능, 휨성능, 하중저항성능에 미치는 영향을 분석하였고, 파괴모드와 연성에 미치는 영향에 대해서도 간략히 언급하였다. 연구결과, 셀 형상비가 증가함에 따라 하부 강판과 콘크리트의 응력수준이 낮아지는 결과를 나타내었다. 이것은 각 부재의 유효휨강성과 유효전단강성 증가를 나타내며, 따라서 구조체의 하중저항성능도 향상되는 것으로 판단된다. 특히 셀 형상비의 증가에 따른 성능향상에서 전단성능이 휨성능에 비해 더 큰 효과를 나타내며, 이러한 차이는 파괴모드와 연성에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 즉, 셀 형상비가 증가함에 따라 구조물의 거동 및 파괴모드는 점차적으로 전단에서 휨으로 변화하고, 이에 따라 구조물의 연성도 점차적으로 향상될 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• v.34 no.5
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• pp.323-329
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• 2021

In this paper, the characteristics of fracture in mode I loading were analyzed for adhesively bonded joints with non-uniform adhesion. The Double Cantilever Beam test was performed and mode I fracture toughness was obtained. In the case of non-uniform adhesively bonded joints, the stable crack growth sections and unstable crack growth section were shown. The fracture characteristics of each section were observed through the load-displacement curve of the DCB test and the fracture surface of the specimen. Finite Element Analysis was performed at the section based on segmented section by crack length measured through the test and using the mode I fracture toughness of each section. Through DCB test results and finite element analysis results, it was confirmed that the fracture behavior of specimens with non-uniform adhesion can be simulated.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.930-932
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• 2017

In this paper, prediction of progressive interlaminar fracture in curved composite laminates under mode I loading was described. The prediction of progressive interlaminar fracture in curved composite laminates was conducted using cohesive zone model(CZM) in ABAQUS V6.13. Interlaminar fracture toughness used as input parameters in CZM was obtained through mode I, mode II and mixed mode I/II tests. The behaviors of progressive interlaminar fracture for curved composite laminates showed a good agreement between experimental and numerical results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.24 no.5 s.176
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• pp.1203-1214
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• 2000

In this paper, a failure model for co-cured steel-composite tubular single lap joints has been proposed incorporating the nonlinear mechanical behavior of steel adherends and different failure mode s such as steel adherend failure and composite adherend failure. The characteristics of the co-cured steel-composite tubular single lap joint were investigated with respect to the test temperature, the stacking sequence of composite adherend, the thickness ratio of steel adherend to composite adherend, and the scarf ratio of steel adherend. Thus, the optimum design method for the co-cured steel-composite tubular single lap joint was suggested.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.5
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• pp.491-497
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• 2015

This paper reports an experimental study for evaluating the effect of temperature on the mode I, mode II and mixed-mode interlaminar fracture toughness of adhesive joints with a curved cross-section of filament-wound dome-separated composite pressure vessel. Mode I and mixed-mode interlaminar fracture toughness were evaluated using DCB specimens, while mode II interlaminar fracture toughness was determined using ENF specimens. $[{\pm}10^{\circ}]_6$, $[{\pm}27^{\circ}]_6$ and ($[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}27^{\circ}]_3$) winding specimens with the curved cross-section were considered. In-situ temperature environments were simulated with a range of $-30^{\circ}C-60^{\circ}C$ using an environmental chamber and furnace. Experimental results on the effect of temperature indicate that interlaminar fracture toughness tends to be high at low temperature and is degraded with increase in temperature. For specimen types, it was found that interlaminar fracture toughness of $[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}27^{\circ}]_3$ winding specimens considered as adhesive joints of dome and helical part was higher than other specimens.