• Composites Research
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• 제16권6호
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• pp.23-32
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• 2003

복합 신소재의 건설 분야 적용은 확대되고 있는 추세이고, 높은 비강도 비를 지닌 복합 신소재 교량 바닥 판의 개발은 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 이동 하중을 받는 비등방성 복합재료 적층판의 동적 응답을 정식화하고, 유한요소법을 사용하여 적층에 따른 동적거동 특성을 분석하는 것이다. 수치 해석 모델에 대해서 이동하중의 속도를 증가시키면서 동적 확대 계수를 계산하였다. 또한 적층형식 및 순서, 섬유 보강 각도 등의 변화에 따른 동적 거동 특성을 분석하였다. 본 연구 프로그램의 타당성을 확보하기 위해 휨과 자유 진동 해석에 관한 기존 문헌 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 이동 하중에 의한 동적 해석에 대해 모우드 중첩법과 Newmark 직접 적분법을 사용하였다. 이러한 이동 하중과 적층 수, 적층 순서 및 섬유 보강 각도에 따른 수치 해석 결과는 완전 복합 신소재 교량 바닥 판을 개발하는데 있어서 중요한 기초 자료로 제시될 수 있을 것이다.

• 한국주조공학회지
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• 제27권6호
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• pp.258-262
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• 2007

단섬유강화 고분자 복합재료의 고온압축 프레스 성형 시 유리섬유의 유동을 지배하는 인자인 유리섬유와 모재의 유동성에 관하여 연구하기 위하여 ?h트 스트랜드의 교차각도를 $30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$로 배향하여 모재와 적층시킨 다음 열압축프레스를 사용하여 1차로 시트를 제작하고, 이 제작된 시트를 가열로로 가열하여 열압축프레스로 2차 고온압축 프레스 성형한다. 여기서, 압축속도와 압축비를 변화시켰을 때 발생되는 유리섬유의 배향에 관한 실험결과를 고찰한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.944-951
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• 1988

본 연구에서는 두꺼운 복합적층판에 대한 응력해석을 할 수 있는 통합-세부 변분 모델(globallocal Variational Model)을 이용하여, 이 방법으로 섬유각도와 적 층순서가 다른 여러 유한폭을 가진 복합적층판의 층간응력해석을 수행하여 층간수직 응력의 거동을 살펴 보았다. 그리고 0, 90, 45, -45도 층들로 이루어진 준등방성 (quasiisotropic) 복합적층판에 대한 응력해석 결과로 층간수직응력의 근사해에 의한 결과와 상호 비교하며 근사해의 한계성을 검토 설명하였다. 또한, 층간분리에 큰 영향을 주는 층간수직응력을 고려한 두꺼운 복합적층판에 대한 최적의 적층방법으로 포와송 비에 대하여 대칭인 부적층판을 반복하는 적층방법을 제시하였으며, 통합-세부 변분 모델을 이용한 해로 이 적층방법에 의한 적층판의 층간수직 응력의 거동을 살펴 보았다. 그리고 이 적층방법에 의한 적층판과 다른 적층순서를 가진 적층판의 층간 수직응력을 서로 비교하여, 이 적층방법에 의한 적층판의 층간수직응력의 감소를 조사 하여 그 유용성을 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.204-209
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• 2001

In this research, the effects of fiber stacking sequence on damage behaviors of FML(Fiber Metal Laminates) subject to indentation loading. SOP (Singly Oriented Ply) FML and angle ply FML were fabricated to study fiber orientation effects and angle ply effects. FML were fabricated by using 1050 aluminum laminate and carbon/epoxy prepreg. To increase adhesive bonding strength, Al laminate was etched using FPL methods. The static indentation test were conducted by using UTM(5ton, Shimadzu) under the 2side clamped conditions. During the tests, load and displacement curve and crack initiation and propagation behaviors were investigated. As fiber orientation angle increases, the crack initiation load of SOP FML increases because the stiffness induced by fiber orientation is increased. The penetration load of SOP FML is influenced by the deformation tendency and boundary conditions. However, the macro-crack of angle ply FML was initiated by fiber breakage of lower ply because angle plies in Angle ply FML prevents the crack growth and consolidation. The Angle ply FML has a critical cross-angle which prevent crack growth and consolidation. Damage behavior of Angle ply FML is changed around the critical cross-angle.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(4)
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• pp.253-258
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• 1996

원자로의 가동 중지 중이나 재장전시 원자로가 설치되어 있는 수조의 냉각수가 증기발생기 안으로 유입되는 것을 막는 장비로써 노즐댐을 사용한다. 현재의 노즐댐은 알루미늄 재질로 그 무게가 무거워 노즐댐 작업자가 취급하기 어렵다. 이 노즐댐의 경량화와 동시에 구조적 강도를 증가시키기 위해서 비강성이 높은 탄소섬유 강화 복합재료와 굽힘 강성 및 전단강성을 증가시키기 위하여 벌집구조(honeycomb)의 알루미늄을 사용하여 KAERI 노즐댐-II를 설계하였다. 노즐댐에 발생하는 응력 해석을 통하여 중앙판과 측면판의 변위가 충분히 작은 값을 가지면서 파괴지수도 충분히 작은 값이 되는 탄소섬유의 적층각도를 구하였으며, 중앙판은 ［$\pm$15］로 적층하고 측면판은 ［$\pm$45 ］로 적층 하였다. 그리고 각 판의 최대 파괴지수는 중앙판의 경우 0.32, 측면판의 경우 0.27 이었고 최대변위는 각각 3.1mm, 2.7mm로 노즐댐을 사용할 때 예상되는 하중에 대하여 노즐댐의 구조적 건전성을 입증하였다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.34-39
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• 2008

In this study, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) that has high specific strength and elastic modulus and low thermal strain was used as a material for the lightweight structural member. CFRP is a fiber material as anisotropic material. The anisotropic material is characterized by the change of its mechanical properties according to stacking orientation angle. CFRP orientation angle was oriented in [A/B]s in order to examine the effect of CFRP orientation angle on the characteristics of energy absorption. CFRP is very weak to the impact from the outside. So, when impact is applied to CFRP, its strength is rapidly lowered. The hybrid material was manufactured by combining CFRP to aluminum which is lightweight and widely used for structural members of the automobile. The hybrid member was shaped as a side member that could support the automobile engine and mount and absorb a large amount of impact energy at the front-end in case of automobile collision. The bending test device was manufactured in accordance with ASTM standard, and mounted to UTM for bending test. For comparing bending characteristics of the hybrid member with those of Aluminum and CFRP member, tests were performed for aluminum, CFRP and hybrid member, respectively.

• Composites Research
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• 제19권3호
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• pp.29-36
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• 2006

섬유강화 복합재료는 적층각도와 적층순서에 따라 이방성을 가지기 때문에, 복합재료가 튜브형 접합부의 피접착체로 사용될 경우 지금까지 많이 수행된 등방성 피접착체를 가지는 접합부에 대한 해석을 통하여 복합재료 접합부의 거동을 예측하는 것은 한계가 있다. 본 연구에서는 접착제의 비선형 거동을 고려하여 복합재료 피접착체를 가지는 튜브형 접합부에 대한 비선형 해석을 수행하였다. 먼저 적층 복합재료 튜브에 대한 해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 튜브형 접합부에 대한 비선형 방정식을 유도하였으며, 접착층의 응력 분포 및 접합부의 토크전달능력을 계산하였다. 복합재료 튜브의 적층순서와 접착길이가 접착층의 응력 분포 및 토크전달능력에 어떤 영향을 미치는 지 살펴보았으며, 또한 비선형 해석과 선형해석의 차이점을 비교하고 분석하였다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.77-81
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• 2021

복합재료의 높은 비강도와 비강성으로 인해 복합재료는 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 탄소 섬유 강화 복합재는 많은 기계적인 구조물에 널리 사용된다. 또한 이방성 특성을 갖는 탄소 섬유 강화복합재는 금속 재료와 달리 섬유 방향에 따라 피로 거동을 이해하는 것은 구조 설계에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 비낌 축(off-axis) 시편에 따라 복합재료의 피로 수명에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 복합재료의 비낌 축 시편(0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 인장 및 피로 시험을 수행하였다. 피로 시험 결과, 복합재의 피로 강도는 섬유 방향이 0도로부터 조금 벗어날수록 피로 강도가 크게 감소하였으며 많이 벗어날수록 적게 감소하였다. 이는 적층 각이 커질수록 섬유의 하중을 지지하는 역할이 감소했기 때문이다. 또한 복합재의 피로 선도에 비낌 축 각도를 평준화하는 피로 강도 비율을 도입하여 피로 수명의 경향을 분석하였다. 피로강도 비율(Ψ)-피로 수명 선도를 이용하여 적층 각도와 관계없이 피로 수명을 단일선으로 표현하였다. 피로 강도비율을 통해 평준화된 피로 선도를 이용하면 2개 이상의 비낌 축 각도를 가지는 복합재의 피로 선도만으로도 임의의 다른 비낌 축 각을 가진 동일한 복합재의 피로 수명 곡선의 도출이 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.861-872
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• 2008

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.