• Composites Research
• /
• 제30권6호
• /
• pp.331-337
• /
• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• Composites Research
• /
• 제33권1호
• /
• pp.13-18
• /
• 2020

기존 소방구조용 작업차에서 문제가 되고 있는 협소도로 진입의 어려움 및 구조를 위한 신속한 작업 전개 한계성을 극복하기 위한 목적으로 소형 구조작업차 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 경량화 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 소방 구조 작업차 5번 붐은 288 mm(W) × 299 mm(D) × 3,691 mm(L)이며 이에 걸리는 최대 하중은 876 kg이고, Steel Boom의 Thickness는 3 mm이다. Steel (STRENX960)을 CFRP 복합재로 변경하여 제작하기 위해 Carbon Fiber NCF (±45°, 2축)를 직조하고 이를 NCF Prepreg로 제작하였고 경량화와 강성, 강도를 극대화할 수 있는 최적설계 패턴을 제시하였다. 이 과정은 구조해석을 바탕으로 설계하였고, NCF Prepreg의 (±45°)가 비틀림에 미치는 영향을 확인했으며 적층패턴(b)로 최적설계 하였다. 기존 Steel Boom과 UD방향으로 적층한 CFRP Boom과 동등하거나 이상의 수준에 대한 적층패턴을 최적화하였고, 최종적으로 Steel 대비 약 49.6% 무게에 대한 경량화 효과를 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.597-603
• /
• 2018

본 연구는 수중 및 여가활동에 대한 수요 증가에 따른 다이버들을 위한 보트의 구조 건전성에 관한 것이다. 대상 선박은 선체 중앙부에 Moon Pool 구조를 갖추고 있는 소형 쌍동선이며, 연구수행은 ISO Rule 기반의 허용응력 산정을 통한 유한요소 해석법을 이용하여 연구를 수행하였다. 연구수행 방법은 ISO 12215-5와 TC118.1225-7에서 정의하고 있는 계수를 산정하고, 종방향굽힘 모멘트, 비틀림 모멘트, 선저슬래밍 하중 등을 적용하여 ISO 기준과 허용응력 설계법(ASD)에 의한 적합성 여부를 판정하고 유한요소해석(FEA)를 활용한 극한강도 설계법을(LFRD)를 적용하여 수행하였다. 연구결과 문풀형 구조를 가진 선박도 ISO규정, KR규정을 적용하여 설계시 구조적 건전성을 확보하는 것으로 사료된다.

• Composites Research
• /
• 제33권3호
• /
• pp.140-146
• /
• 2020

본 논문은 차량에 사용되는 파티션 패널을 기존의 알루미늄 소재에서 Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP)로 소재를 변경하여 경량화 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 복합재 제작에는 3가지 방법의 직조 방법(평직, 능직, 주자직)이 사용되었고, 복합재 시편을 제작하고 시험을 수행하여 물성을 도출하였다. 이를 통해 비틀림 조건에 대한 복합재 파티션 패널 해석 모델을 구성하고, Tsai-Hill 파손 기준에 따라 구조적 안정성과 시스템 강성을 평가하였다. 섬유 배향 각도와 적층 순서에 대한 설계변수를 통해, 진화론적 알고리즘을 수행하였고, 그 결과로 최적의 복합재 파티션 패널을 설계하였다. 또한, 강도 및 비강성에 대한 구조해석 결과를 기존의 알루미늄 파티션 패널과 복합재 파티션 패널를 비교하여, 경량화 가능성을 검증하였다.

• Composites Research
• /
• 제34권1호
• /
• pp.47-50
• /
• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 대한치과교정학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.55-72
• /
• 1995

본 연구의 목적은 화학중합형의 접착제(Mono-$Lok^2$)로 소구치에 부착된 교정용 브라켓의 전단결합강도에 기계적 및 열적 피로가 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 2종의 금속 브라켓(Ormesh, Microloc)과 3종의 세라믹 브라켓(Fascination, Starnre, Transcend 2000)을 사용하였다. 100만회의 반복 비틀림과 1,000회의 thermocycling을 시행한 다음 전단결합강도를 측정하였으며 파절부위를 stereoscope와 주사전자현미경으로 관찰하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 치아면에 대한 브라켓 접착계면의 전단결합강도는 Fascination 군이 $20.78\pm5.23$ MPa로서 가장 크고, Microloc 군에서 $14.88\pm3.10$MPa로 가장 작게 나타났으며, 통계적 유의성을 검증한 결과 Fascination, Starfire 군과 Microloc 군간에 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 2. $10^5$회의 반복비틀림을 가한 후의 전단결합강도는 Fascination 군이 $20.19\pm3.45$ MPa로 가장 크고 Starfire 판이 $9.10\pm8.33$ MPa로 가장 작게 나타났으며, 피로시험 후 Transcend 2000 군(P<0.01)과 Starfire 군(P<0.05)에서 유의성 있는 감소를 보였다. 3. 1,000회의 thermocycling 후의 전단결합강도는 Ormesh 군이 $19.36\pm2.76$ MPa로 가장 크고, Starfire 군이 $11.94\pm6.86$ MPa로서 가장 낮게 나타났으며, thermocycling 후 Transcend 2000(P0.01), Microloc과 Starfire 군(P0.05)에서 유의성 있는 감소를 보였다. 4. 접착계면의 파절양상은 thermocycling시는 정적 시험군과 유사하게 나타났으나, 반복비틀림시는 Ormesh와 Transcend 2000 군에서는 모두 브라켓과 레진 계면에서, Microloc 군은 모두 레진내에서 파절되는 경향을 보였다. Fascination 군은 피로시험조건에 관계없이 법랑질과 레진의 계면에서 파절되었다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.515-522
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작응할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.61-67
• /
• 2005

선체를 구성하는 판부재는 일반적으로 면내하중과 횡하중의 조합하중이 작용하게 된다. 면내하중으로서는 주로 전체적인 선체거더의 휨과 비틀림에 의한 압축하중 및 전단하중이 있다. 횡하중은 수압과 화물압력에 의해서 작용하게 된다. 이러한 하중의 요소들은 항상 동시에 작용하는 것이 아니지만 한 개 이상의 하중이 존재하고 상호작용하게 된다. 그러므로, 좀더 합리적이고 안정적인 선박구조의 설계를 위해서는 이러한 조합하중이 선체판에 작용할 경우에 발생하게 되는 좌굴 및 최종강도거동의 상호관계를 좀더 자세히 분석할 필요가 있다. 실제로 선체판은 슬래밍과 팬팅과 같은 충격하중을 제외하고는 상대적으로 적은 수압이 작용하게 된다. 본 연구논문에서는 조합하중을 받는 선체판부재의 거동에 있어서 최종한계상태설계법에 기반을 둔 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서는 압축하중과 횡하중이 판부재에 작용하였을 경우 횡하중의 크기에 따른 영향을 탄소성대변형 유한요소해석(ANSYS)을 수행하여 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.51-59
• /
• 1993

본 연구에서는 각종 합성 강상자형 도로교에 대한 체계신뢰성 및 이에 기초한 내하력평가를 위하여 실용적이고 합리적인 신뢰성 모형과 해석방법을 개발하고자 한다. 합성 강상자형교의 신뢰성해석을 위해서는 휨강도 뿐만 아니라 휨, 전단 그리고 비틀림을 동시에 고려한 강도식에 기초하여 한계상태함수를 모형화 하였으며, 체계신뢰성 문제는 각 거더의 주요 파손기구에 기초한 FMA(Failure Mode Approach)방법을 사용하여 직 병렬 조합체계로서 정식화 하고 수치해석기법인 중요도표본추출기법(Importance Sampling Technique ; IST)을 사용하여 해석하였다. 특히 본 연구에서는 추정된 체계신뢰성지수를 일반적인 제 1계 2차모멘트(First Order Second Moment ; FOSM)방법의 형태로 표현하여 유도한 등가의 시스템 내하력으로서 합성 강상자형교의 내하력을 평가하는 실질적이고 합리적인 방법을 제안하였다. 기설 교량에 대한 내하력 및 안전도평가 결과 전체시스템으로서의 보유안전도와 내하력은 교량의 부정정성이 높아질수록 개별 요소의 경우에 비해서 그 차이가 크게 됨을 알 수 있었으며, 제안된 체계신뢰성에 기초한 내하력평가 방법은 기설 합성 강상자형교의 실질적인 내하력평가 방법을 위하여 합리적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제41권6호
• /
• pp.535-543
• /
• 2013

본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다.