• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.66-73
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• 2009

적층 두께, 면밀도, 질량관성모우멘트는 소재의 구조-역학적 특성을 나타내는 중요한 인자들이다. 본 연구에서는 이와 같은 인자들이 다층-복합재료구조의 내충격 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위해 높은 충격자 속도 하에서 탄자한계속도기 최대가 되는 재료-구조 최적화를 수행하였다. 세라믹복합재료, 고무, 알루미늄 그리고 알루미늄 폼으로 구성된 다층-복합재료구조의 최적화를 위해 Florence 모델과 Awerbuch-Bonder 모델을 연계한 통합 모델을 개발하였으며, 구속 조건으로써 적층 두께, 면밀도, 질량관성모우멘트를 함께 사용하였다. 결과에서 알 수 있듯이, 제안된 통합 모델을 통해 계산된 탄자한계속도는 유한표소해석에서의 탄자한계속도와 거의 유사함을 확인하였다. 통합 모델을 바탕으로 재료-구조 최적화를 통해 설정된 다층구조는 최적화를 수행하지 않은 다층구조에 비해 약 10.8%의 탄자한계속도 및 26.7%의 충격흡수에너지 향상이 나타남을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.19-30
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• 2010

본 연구는 일반적인 적층 복합재료의 구조요소에서 탄성영역에 대한 해석적 해에 대한 방법을 나타낸 것이다. 혼합된 경계조건 하에서 2차원 평면응력탄성문제는 변위포텐셜함수라 불리는 단일미지함수로 표현된 1/4 부분미분방정식의 해로 축소시켰으며, 응력과 변위의 모든 성분은 어떠한 경계조건에도 적합한 방법을 만드는 동일한 변위포텐셜항으로 표현하였다. 이 방법은 각도를 가진 적층판과 90도 적층판으로 각각 구성된 구조요소의 두 가지 특별문제에 대해서 해석적인 해를 얻는데 적용된다. 본 연구에서 나타낸 몇 가지 수치적인 결과는 두 가지로 적층된 유리섬유복합재료에 관한 것이다. 연구결과는 지지된 하중의 임계영역에서 모든 경계조건이 정확히 만족되어 크게 신뢰할 만한 결과를 나타내었다. 이는 혼합된 어떠한 경계조건하에서도 복합재료의 구조요소에서 탄성영역에 대한 정확한 해석적 해를 얻는 데 적용시킬 수 있을 뿐 아니라 단순한 문제를 해결하는 데도 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있음을 입증한 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권1호
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• pp.121-127
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• 2013

최근 경량 자전거에 대한 요구가 지속적으로 증가함에 따라 탄소섬유 복합재료가 자전거 프레임 및 부품 제작에 널리 활용되고 있다. 복합재료는 일반적인 등방성 재료와는 달리 적층판의 방향과 순서에 따라 그 구조적인 특성이 변화하기 때문에 복합재료 자전거의 디자인을 검증하기 위해서는 구조 해석을 수행하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 CFRP 소재를 적용하여 자전거 프레임을 설계하였고, 유한요소해석을 통하여 그 구조적 성능을 분석하였다. 다양한 적층 순서와 하중조건 하에서 섬유와 매트릭스의 파손지수를 측정함으로써 복합재의 적층 조건이 자전거의 구조 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 취약 부분은 추가적인 복합재 적층판을 이용하여 보강함으로써 자전거 프레임의 구조적 안전성을 확보할 수 있었다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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• pp.177-180
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• 2004

• 기계와재료
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• 제14권1호통권51호
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• pp.113-120
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• 2002

• 비파괴검사학회지
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• 제23권3호
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• pp.237-245
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• 2003

이방성 복합재료 적층판에서는 섬유의 배열방향에 따라 탄성계수가 변하므로 속도가 섬유의 방향성에 의존하게 된다. 등방성 속도를 기준으로 도달 시간차를 측정하는 전통적인 2차원 음향방출 위치표정 방법을 그대로 적용할 경우 위치표정의 오차가 매우 커지며, 그 과정이 복잡해지는 것을 피할 수 없다. 본 연구에서는 위치표정의 대상이 되는 관심영역(ROI)를 마치 유한요소법에서 사용하는 메쉬(mesh)처럼 적절한 크기의 정사각형 요소로 나눈 뒤, 각각을 가상의 AE 발생원으로 간주하였으며, 모든 요소에 대해 이방성을 고려한 속도를 기준으로 각 센서와의 도달시간차를 구하였다. 실험적인 검증을 위하여 알루미늄 박판 및 복합재료 적층판에 대해 $0^{\circ}$ 부터 $90^{\circ}$까지의 속도를 측정하고 위치표정을 실시함으로써 이방성 적층복합재로 이루어진 실제 구조물에서의 실시간 활용가능성을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.73-80
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• 2022

이 연구는 3D 프린팅 복합재료에 대하여 굳지 않은 상태에서는 시간에 따른 경시변화와 레올로지 특성을 평가하였으며, 굳은 상태에서는 적층된 시험체와 몰드 시험체에 대하여 압축강도와 쪼갬 인장강도 특성을 평가하였다. 3D 프린팅용 복합재료는 압출 30분 후부터 급격한 물성변화가 시작되고 90분까지 재료의 점도가 유지되는 경향을 나타나지만, 이송성능과 적층성능의 품질을 확보하기 위해서는 배합 후 60분 이내의 시공이 효과적임을 확인하였다. 적층 시험체의 압축강도는 몰드 시험체 대비 전 재령에서 동등이상의 성능을 나타내었다. 적층 시험체의 응력-변형률 곡선에서 초기 기울기는 몰드 시험체와 유사하게 나타났지만, 최대 응력 이후의 하강 기울기는 몰드 시험체 대비 평균적으로 1.9배 높게 나타나 상대적으로 취성적인 거동을 하였다. 적층 패턴으로 수직으로 측정한 쪼갬인장강도는 몰드 시험체 대비 약 6% 낮게 나타났으며, 적층 패턴을 수평으로 측정할때는 몰드 시험체와 거의 동일한 쪼갬 인장강도를 나타내었다. 이는 적층 시험체의 패턴 방향에 따라 수직하중에 대한 계면간의 부착력이 영향을 받기 때문으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.65-74
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• 2002

항공기 동체의 주 구조를 이루는 스킨, 스트링거, 프레임을 복합재료 부재료 대체하여 파손 및 좌굴에 대해 유한요소해석을 수행하였다. 각 부재의 하중은 기존 항공기 MD90-30의 하중을 적용하였으며, 스트링거, 프레임은 I, Z, T-type의 3가지 단면형상을 선정하여 해석하였다. 복합재료 부재의 적층각, 적층수에 따른 부재의 특성을 알아보고, 단면형상에 대한 비교를 수행하였다. 해석결과 파손은 적층각에 좌굴은 적층수에 많은 영향을 받으며, 스킨, 스트링거는 좌굴이 프레임은 축방향 하중에 의한 파손이 부재 설계의 중요한 요소임을 알 수 있었다. 스트링거, 프레임은 준등방성 적층의 경우 [0/60/-60]적층이 좋은 결과를 갖는 것을 알 수 있었고 단면형상에 대해서는 I-type이 가장 좋은 결과를 보였다. 또한 기존 알루미늄 부재와의 비교를 통해 복합재료 부재의 경량성을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-12
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• 2002

복합재료 적층판의 보다 정확한 해석결과를 얻기 위해서는 종방향 전단변형, 종방향 수직 변형율/응력에 의한 효과와 두께방향 좌표에 관한 면내변위의 비선형 변화등이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 개선된 고차이론을 이용하여 복합재료 적층구조물의 처짐 및 고유 진동수를 구한다. 점탄성 해석을 위하여 Quasi-elastic 방법을 사용하였다. 단순지지된 복합재료 적층판 및 샌드위치의 해석결과들은 3차원 탄성해석결과와 다른 이론들에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구의 해석결과가 다른 이론들보다 좀 더 정확한 결과를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.22-28
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• 2010

복합재 구조물의 손상을 탐지하기위해 비파괴 검사법이 폭넓게 사용되고 있다. 태핑시험은 복합적층판의 손상을 탐지하는데 가장 일반적으로 사용하는 방법이다. 이 방법은 가벼운 해머 같은 장치를 이용하여 검사부위를 두드리고, 국부적인 강성변화를 이용하여 구조물의 손상을 평가한다. 진동신호의 변화는 동적인 접촉하중을 측정하여 탐지할 수 있다. 본 연구에서는 구조물에 층간분리나 표면균열 등의 손상이 존재하는 경우 태핑 시 충격하중이력의 특성이 변하는 것을 보였다. 그리고 손상의 영향을 검토하기위해 균열이 있는 복합재 로터블레이드에 대한 충격해석을 수행하였다.