• Composites Research
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• 제20권1호
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• pp.8-14
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• 2007

플랩을 갖는 복합재 평판날개에 대해서 유격 비선형성과 구동장치의 동적 강성을 고려하여 비선형 공탄성 해석을 수행하였다. DHM 방법을 사용하여 아음속 비정상 공기력을 계산하였으며 유격은 기술함수를 적용하여 이선형 스프링으로 가정하였다. 동적 강성을 기어시스템의 지배방정식으로부터 계산하고, 적층각과 재질에 따른 공탄성 특성을 살펴보았다. 선형 및 비선형 공탄성 해석 결과들은 플러터 특성이 유격과 동강성에 따라 크게 달라지는 것을 보여주었다. 다양한 형태의 제한주기거동이 선형플러터 속도 이전과 이후에서 관찰되었다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.65-70
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• 2017

일방향 탄소섬유 복합재료는 복잡한 성형 공정과 낮은 드레이핑능을 보여 비교적 단순한 형태의 구조물 제작에 제한적으로 사용되어 왔으나, 최근 이를 해결하고자 성형성과 생산효율이 우수한 장섬유 복합재료(Long Fiber Prepreg Sheet; LFPS)가 제안되었다. 본 연구에서는 단순한 성형 공정과 높은 성형 정밀도를 갖는 LFPS를 활용하여 전자 기기용 커버 플레이트 설계를 수행하였다. 설계에 앞서 리브 구조가 적용되는 대상 구조물을 8-inch 태블릿 PC 제품의 뒷 커버로 선정하였다. 해당 구조물에 평판에 적용되는 대표적인 하중 조건을 선정하여 유한요소해석에 적용하였고, 이를 활용하여 리브 구조물의 패턴과 리브 형상 변화에 따른 구조물의 구조 강성을 확인하였다. 해석 결과 제한된 부피 내에서 최적의 리브 패턴과 형상을 확보하였으며, 리브 폭이 균일하지 않은 경우가 균일한 경우에 비해 6~10% 처짐량이 감소함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.15-20
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• 2005

본 논문에서는 복합재 파손에 의한 음향방출해석을 3차원 유한요소법과 외연시간적분법을 이용하여 구현하였다. 음원모델은 등가체적력 모델을 사용하였다. 계산기법의 타당성을 검증하기 위해 단일 섬유가 내재된 등방성 평판에서 섬유파손 시 발생하는 탄성파에 의한 동적변위를 시험과 비교하였다. 적층 복합재의 경우, 섬유와 기지를 각기 모델링한 방법과 균질화한 모델을 비교하여 차이점을 비교하였다. 음향방출에서 발생하는 고주파 성분을 검출하기 위해 계산시간 스텝이 매우 작아야 하며, 매우 많은 자유도의 모델이 동반되어야 한다. 이러한 대규모 문제를 효과적으로 해결하기 위해 병렬 계산 기법을 도입하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.29-29
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• 1997

각광 받는 구조재료인 섬유강화 복합적층재에 대한 기계적 체결 거동은 본질적인 재료의 이방성에 의해서 파단강도가 파단 모우드와 매우 밀접한 관련을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 복합적층판 체결부의 정밀 구조 설계에서는 단순화에 따른 오차를 줄이고 정밀해에 의한 설계 및 해석이 요청된다. 특히, 층간응력 성분을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층 판의 기계적 체결부 해석이나 실제 구조물의 체결부에서 발생하는 굽힘이나 비틀림과 같은 하중 상태를 묘사하기 위해서도 정밀한 3차원 응력 해석은 필요하다. 하지만, 지금까지 기계적 체결부의 거동에 관한 연구는 층간응력 성분들을 어느정도 무시할 수 있는 얇은 평판에 대한 2차원 응력해석에 주로 국한되어 왔으며, 일부 수행된 체결부에 대한 3차원 응력 해석의 경우 여러 단점을 갖는 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 해석이 수행되었을 뿐이다.본 연구는 층간응력 성분들을 무시할 수 없는 두께를 갖는 복합적층판의 기계적 체결부 해석에 지금까지 사용되어온 3차원 연속체 요소에 의한 유한요소 방법이 갖는 단점들을 개선한 Layerwise 유한요소법을 이용하여 3차원 응력해석을 수행하였다. 특히, 선형상보성원리에 근거한 최적설계 기법을 응용하여, 기계적 체결시 핀과 적층판의 홀 사이에 발생하는 하중 전달 과정을 모사하고, 접촉력에 의한 홀 주위의 복잡하고 국부적인 응력 집중현상을 규명하여본다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.461-466
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• 2013

섬유강화 복합재료는 무게 절감을 위해 다양한 공학 분야에 널리 사용되고 있다. 각 층의 재료 물성치는 일반적인 금속재료에 비해 더 불확실한 것으로 알려져 있으며 하중 방향에 따라 매우 민감하게 반응한다. 그러므로, 복합재 적층판의 설계에서 불확실성을 고려하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 COMSOL과 MATLAB을 이용하여 끝단 변위가 설계 요구조건으로 정의된 경우, 재료 물성치를 확률변수로 하는 복합재 적층판에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 또한 근사기법의 효율성과 정확성을 확인하고 확률론적 민감도 해석을 수행하였다. 결과적으로 수중 비행체의 비행자세 안정장치에 대한 개선된 설계 방법의 적용가능성을 제시할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.68-73
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• 2004

본 논문에서는 한 쪽 면만 복합재 패치로 보강한 알루미늄 균열평판의 피로균열 진전거동을 해석적인 방법으로 고찰하였다. 한쪽 면 보강 시, 균열선단은 비대칭성과 면 외 굽힘의 효과로 인하여 초기의 직선형태에서 경사곡선형태로 진전한다는 사실을 이전의 연구견과에서 확인할 수 있다. 따라서 정확한 피로거동을 고찰하기 위하여는 이와 같은 균열선단의 변화과정을 예측하고, 이론 해석에 반영하는 것이 필수적이라 하겠다. 본 연구에서는 균열선단 전개형상을 고려한 한쪽 면 보강시의 피로해석을 수행하기 위하여 선형탄성 파괴역학개념을 적용한 3차원 순차적 유한요소 해석기법을 적용하였는데, 이를 통하여 진전하는 균열선단 형상을 단계적, 반복적으로 추적하고 해석모델에 반영하였다. 이와 같은 해석기법을 적용함으로써 패치보강 평판의 피로수명은 물론 균열선단 진전과정도 정확히 예측할 수 있었다. 해석으로 얻어진 균열선단 진전거동 및 피로수명은 상응하는 실험결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.9-14
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• 2002

열-기계-전기 하중이 완전 연계된 스마트 구조물의 응력과 변형을 정확히 예측할 수 있는 판 이론을 개발하였다. 두께 방향으로 변위와 온도장은 3차 곡선에 선형 지그재그 장을 중첩하여 구하였다. 횡 수직방향 변형을 고러하기 위해 횡 수직 변위를 두께방향으로, 포물선으로 가정하였다. 전기장은 선형지그재그 형태로 가정하였다. 스마트 구조물의 층에 의존하는 변위장과 온도장의 자유도를 층 사이의 연속조건과, 평판의 위 아래 횡 방향 전단응력이 존재하지 않는다는 조건으로부터, 기준면에 의한 자유도로 나타내었다. 수치 예를 통해 제안된 이론의 정확도와 효율성을 평가하였다. 본 연구에서 제시한 고차 지그재그 이론은 열 환경 하에서 두꺼운 지능 복합재료 평판의 정적, 동적 거동 해석에 사용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.267-275
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• 2009

이 논문에서는 복합재료 적층판 해석을 위해 등가단층요소와 부분-선형 층별 적층요소를 서로 연계시킨 결합요소를 제안하였다. 등가단층요소는 퇴화 쉘요소에 의해 정식화되었으며, 반면에 부분-선형 층별요소의 경우 면내변위는 부분적 선형변화로, 두께방향으로의 면외변위는 일정하다고 가정하였다. 제안된 유한요소모델은 p-수렴방식에 기초를 두고 있다. 변위장 보간을 위해 적분형 르장드르 다항식이, 수치적분을 수행하기 위해서는 가우스-로바토 적분을 각각 채택하였다. 이 연구에서는 주로 p-수렴 결합요소의 검증을 위해 다양한 형태의 유한요소 다중모델에 대해 안정된 수치해석값을 보여주는 지에 초점을 두었다. 채택한 예제는 정해를 쉽게 알고 있는 단순한 문제로 인장력을 받는 평판 또는 연직하중을 받는 캔틸레버보에 적용하여 제안된 요소의 성능을 평가하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 2호
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• pp.393-396
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• 1999

본 논문에서는 흡음 재료와 압전 재료를 부착시켜 넓은 대역에서 소음 저감을 향상 시키는 압전 지능패널(piezoelectric smart panel)을 구성한 후 이를 통하여 구조물로부터 복사되는 소음의 저감 성능을 실험적으로 고찰 하였다. 우선, 단빌 평판과 흡음 재료가 부학된 편판을 구성하여 소음 저감 성능을 즉정 하였다. 그리고 두 방법을 합성하여 광 대역에서의 소음을 저감 시키기 위해 흡음 재료와 압전 재료를 부착한 압전 지능패널을 이용하여 감지기로부터 측정된 신호를 적절한 부 이득(negative gain)을 거쳐 작동기에 되먹임 하였을 때의 소음 저감 성능을 측정 하고 앞의 두 결과와 비교하였다. 실험 결과로부터 수동적 방법과 능동적 방법을 복합적으로 구성한 압전 지능패널이 넓은 주파수 대역에서 소음을 저감 시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권4호
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• pp.409-419
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• 2006

The actuating performance of plate-type unimorph piezoelectric composite actuators having various stacking sequences was evaluated by three dimensional finite element analysis on the basis of thermal analogy model. Thermal residual stress distribution at each layer in an asymmetrically laminated plate with PZT ceramic layer and thermally induced dome height were predicted using classical laminated plate theory. Thermal analogy model was applied to a bimorph cantilever beam and LIPCA-C2 actuator in order to confirm its validity. Finite element analysis considering thermal residual deformation showed that the bending behavior of piezoelectric composite actuator subjected to electric loads was significantly different according to the stacking sequence, thickness of constituent PZT ceramic and boundary conditions. In particular, the increase of thickness of PZT ceramic led to the increase of the bending stiffness of piezoelectric composite actuator but it did not always lead to the decrease of actuation distance according to the stacking sequences of piezoelectric composite actuator. Therefore, it is noted that the actuating performance of unimorph piezoelectric composite actuator is rather affected by bending stiffness than actuation distance.