• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.64-67
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• 2017

본 연구는 자동차 바닥 구조로 적용된 샌드위치 복합재 구조의 안전성 해석에 관한 연구이다. 본 연구에서 샌드위치 복합재 구조 적용 자동차 바닥의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 1차적으로 자동차 바닥 구조의 구조 설계 요구 조건이 분석되었다. 구조 설계 이후 유한 요소 해석 기법을 활용하여 자동차 바닥 구조의 구조 해석이 수행되었다. 적용 하중 조건에서 응력 및 변위 해석이 수행되었다. 최종바닥 구조의 구조 시험을 수행한 후 해석 결과와 비교하였다. 구조 해석을 통해 설계된 샌드위치 복합재 바닥 구조는 안전한 것으로 확인되었다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.54-64
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• 1999

본 연구에서는 낙하추 방식의 충격시험기를 이용하여 스티칭된 샌드위치 복합재의 저에너지 충격거동을 조사하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재는 유리섬유직물의 면재와 우레탄 폼의 코아로 구성되어 있으며 위쪽 면재와 아래쪽 면재는 폴리에스터 보강섬유로 코아의 두께방향을 따라 스티칭하여 일체형으로 결합되어 있다. 이때 코아의 두께가 충격거동에 미치는 영향을 조사하기 위해 코아의 두께를 달리한 네 종류의 스티칭된 샌드위치 복합재를 고려하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재에 작용되는 충격조건은 낙하추의 질량과 낙하추의 낙하높이를 조절함으로써 변화시켰다. 연구결과에 따르면 코아의 두께, 낙하추의 낙하높이, 그리고 낙하추의 질량 등의 변화는 스티칭된 샌드위치 복합재에서의 충격하중, 충격체와의 접촉시간, 면재에 형성된 변형율 등에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 스티칭된 샌드위치 복합재는 스티칭부의 보강효과로 인해 손상을 억제시킬 분 아니라 손상이 발생한 경우에도 구조물로서 역할을 담당할 수 있다. 그러나 스티칭된 샌드위치 복합재를 효율적으로 기존의 구조물에 적용하기 위해서는 스티칭부에서의 수지함침성을 개선할 수 있는 제작공법의 연구가 필요하다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.382-388
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• 2010

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 철도차량 차체 구조물을 위한 표준유한요소모델을 제시하였다. 최근 샌드위치 복합재는 높은 굽힘 강성 및 강도를 가지며 차체의 경량화와 공간 확보를 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있어 국내의 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러므로 복합재 철도 차량의 제작 전에 유한요소법 등을 통해 구조안전성을 검증해야 한다. 본 연구에서는 다양한 철도차량의 실제 구조시험과 같은 수직, 압축, 비틀림 하중 및 고유진동수 해석을 통해 철도차량 구조물의 표준유한요소모델을 검증 제시하였다. 그 결과, 샌드위치 패널의 굽힘 강성을 향상시키기 위한 보강 금속 프레임에는 빔 요소보다는 사각 쉘 요소가 적절하였으며, 샌드위치 패널의 허니콤 코어와 적층복합재의 경우 적층 쉘 요소와 비교하여 적층 쉘 요소와 솔리드 요소를 사용하는 것이 적절하다. 또한, 제안된 표준유한요소모델은 유한요소모델의 수정 없이 충돌모델에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.9-16
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• 2010

본 연구에서는 이전에 구조시험[3]을 실시하였던 압축하중을 받는 샌드위치 패널 시편에 대한 구조 해석을 수행하였다. 구조 해석을 위해 세 가지 방식의 유한요소 모델링을 고려하였으며, 각각의 유한요소 모델을 이용해 선형좌굴해석과 비선형해석을 수행하였다. 이를 통해, 복합재 샌드위치 패널의 압축 좌굴 하중의 정확한 예측을 위해서는 면재는 쉘요소로 심재는 솔리드 요소로 모델링하는 것이 적절함을 확인하였다. 이것은 전체 샌드위치를 쉘요소로 하는 경우, 심재의 국부적인 crushing 효과와 심재의 전단 강성의 영향을 고려할 수 없기 때문이다. 만일 샌드위치 패널이 좌굴 하중 보다 면재의 재료 파손이 더 취약한 경우, 면재의 재료 파손 하중 및 파손 위치의 정확한 예측을 위해서는 샌드위치를 두께 방향으로 한 개의 쉘 요소로 모델링 하는 것이 적절하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1335-1343
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• 2012

논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.77-81
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• 2014

본 연구에서는 전기체 복합재가 적용되어 설계된 소형 항공기의 손상 평가 및 유지 보수 연구를 수행하였다. 본 연구에서 개발 중인 항공기의 스킨 부위는 샌드위치 구조가 적용되었다. 본 연구에서는 노멕스 허니컴코어와 카본 면재가 적용된 샌드위치 복합재 구조에 대해 구멍 손상 이후의 잔류 강도 평가에 대한 연구를 수행하였다. 4점 굽힘 시험을 통해 시편의 굽힘 강도를 확인하고, 시편에 손상을 모사하기 위하여 시편의 중앙 부위에 구멍 손상을 가하였다. 손상된 시편을 손상 전 시편과 동일한 시험을 통해 손상 전의 강도와 비교하였다. 또한 손상된 복합재 구조는 손상 부위 제거 후 패치 수리 기법을 적용하고 손상된 시편과 보수된 시편의 굽힘 강도 시험결과를 비교하였다. 샌드위치 복합재 구조 시편의 유지 보수 후 굽힘 강도 시험 결과 손상 전 시편의 강도와 비교하여 강도의 95%까지 회복되는 것으로 분석되었다.

• Composites Research
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• 제26권1호
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• pp.36-41
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• 2013

본 연구에서는 복합재 샌드위치 적층판의 저속 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 구조 형상의 스킨은 탄소/에폭시(Carbon-Epoxy) 재질이 채택되었고 코어(Core)의 재질은 폼(Foam)이 적용되었다. 연구의 타당성을 입증하기 위해 관련 문헌에서의 연구 결과에서 제시한 실험 결과와 유한 요소 해석 결과의 비교가 선행되었다. 타당성 검증을 바탕으로 본 연구에서 손상이 시작되는 충격체의 속도를 평가하고, 예측된 충격 속도에서 충격 거동을 분석하기위해 유한요소법을 이용하여 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 복합재 적층판의 충격 해석 결과 예측된 충격 속도에서 손상이 발생함을 확인하였다. 최종 시편 시험 결과와 수치 해석 결과의 비교 값이 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.518-525
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• 2009

논문은 샌드위치 복합재가 적용된 바이모달 트램의 설계검증을 위한 구조 성능 시험과 유한요소 해석에 대해 기술하였다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/애폭시 면재로 구성되었다. 이때, 차체 구조물의 구조 시험은 JIS E 7105 규정에 따라 수직하중, 압축하중, 비틀림 및 고유진동수 시험이 각각 수행되었다. 그리고 다이얼게이지, 스트레인게이지, 가속도 센서를 통해 얻어진 처짐, 응력, 고유전동수 결과에 따른 구조 안전성을 평가하였다. 그리고 Ansys v11.0을 이용하여 유한요소해석을 수행하였고, 구조 시험 결과와 비교하였다. 구조 시험 결과는 제안된 유한요소 모델을 사용한 구조 해석 결과와 처침, 응력, 고유진동수가 비교적 잘 일치함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1093-1100
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• 2014

본 논문의 목적은 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재를 사용한 초고속 자기부상 열차의 하이브리드 차체 경량화 설계를 제안하는 것이다. 샌드위치 복합재는 무게 감소를 위해 2차 부재인 루프에 적용되었다. 용접에 의한 샌드위치 복합재 루프와 알루미늄 압출재 사이드 프레임과 접합시키기 위해 샌드위치 복합재 네 옆면에 가이드 알루미늄 프레임을 갖도록 고안하였다. 가이드 알루미늄 프레임의 체결력은 3점 굽힘 시험을 통해 검증하였으며, 차체의 구조 안전성 및 충돌 안전도는 상용 유한요소해석프로그램을 이용하여 철도안전법에 따라 평가하고 검증하였다. 연구결과, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 이루어진 하이브리드 차체는 알루미늄 압출재로만 이루어진 차체에 비해 무게 절감 효과와 향상된 구조 성능을 얻을 수 있다.