• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.107-116
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• 2001

복합재 적층판은 중량에 비해 높은 강성과 강도가 요구되는 공학의 다양한 분야에서 매우 유용하다. 보강섬유 복합재의 공학적 활용이 활발해지고, 중량의 감소화가 설계의 중요한 목적이 됨으로써, 근래 복합재 구조물들의 최적화 설계의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 복합재 적층 구조물 재료의 비등방성에 의해 해석과 설계가 매우 어렵다. 본 연구에서는 수치적 최적화 방법과 유한요소법을 이용하여 보강섬유 복합재의 최적설계를 하였다. 복합재 적층판으로 이루어진 개단면 보에 있어서 보강섬유의 다양한 적층방향에 대한 거동의 영향을 규명하였다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.48-52
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• 2023

섬유 강화 복합재료는 방향성을 가지고 있기 때문에 적층 순서에 따라서 구조물의 기계적인 특성은 매우 달라질 수 있다. 따라서, 상황과 용도에 따른 복합재료 구조물의 적층 설계는 필수적이다. 그러나 제작된 복합재료 구조물의 적층 각도는 제작 환경이나 구조물 형상에 따라 설계 값과 편차를 가지는 경우가 많으며, 이는 구조적 성능에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 구조물의 신뢰성 확보를 위해서는 적층 설계 뿐만 아니라 제작된 복합재료의 적층각에 대한 분석 또한 매우 중요하다. 본 연구에서는 합성곱 신경망(Convolutional neural network; CNN) 기반의 딥러닝(Deep learning)을 이용하여 섬유 강화 복합재료의 실제 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측하였다. 여러 적층 각도를 가지는 탄소 섬유 강화 복합재료 시편을 제작하고, 광학 현미경을 이용하여 Micro-scale로 실제 단면을 촬영하였다. 다양한 적층 각도에 따른 복합재료 시편의 단면 이미지 데이터를 이용하여 합성곱 신경망 기반의 딥러닝 모델에 대하여 학습을 수행하였다. 그 결과 높은 정확도로 실제 섬유 강화 복합재료 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.599-606
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• 1999

복합 적층 판과 보강 재를 설치한 보강된 복합 적층 패널의 좌굴을 고려한 설계에서, 좌굴이 항상 구조물의 최종 파손을 의미하는 것은 아니므로 이들의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 정확한 이해와 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소 법을 이용하여 적층 메커니즘과 섬유 배향각, 적층 순서 등이 복합 적층 판과 보강된 복합 적층 패널의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 미치는 영향을 체계적으로 해석하였고, 각 변수에 따른 좌굴 및 좌굴 후 거동 특성을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.38-46
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• 2001

본 연구에서는, 전자파 흡수능을 가진 경사 복합재료 적층판를 설계할 수 있는 최적화 코드를 개발하였다. 또한, 유리 섬유/에폭시 직조 적층판, 알루미늄 첨가물을 함유간 유리섬유/에폭시 직조 적층판과 카본/에폭시 직조 적층판의 유전율을 구하고, 최적화 로드를 이용하여 3층형 전자파 흡수 복합재료 적층판을 개발하였다. 실험에 사용된 복합재료 적층판은 모두 전자기적으로 면내등방성을 가지며 따라서, 동축선과 망분석기를 이용하여 유전율을 측정하였다. 이 로드는 전자기적으로 직교이방성을 가지는 고분자기지 복합재료의 적층각을 포함한 다양한 변수를 고려할 수 있다.

• Composites Research
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• 제23권5호
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• pp.22-29
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• 2010

본 논문은 철도차량 경량화 재질로 적용된 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로특성을 평가하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로시험은 경사, 위사 그리고 ${\pm}45^{\circ}$ 방향으로 적층된 시험편에 대하여 수행하였다. 인장-압축 피로시험은 5Hz의 주파수를 갖으며, 응력비(R)는 -1로 수행하였다. 인장-압축 피로시험 수행 시 압축하중에 의한 시험편의 좌굴을 방지하기 위하여 좌굴방지지그를 설계하고 이를 시험에 적용하였다. 또한, Goodman 선도는 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재의 피로특성과 수명을 평가하기 위해 사용하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로시험결과 경사방향 적층 복합재의 피로특성이 기존 금속재 대차에 적용되는 SM490에 비하여 우수한 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2002년도 추계공동학술대회논문집
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• pp.101-105
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• 2002

F.R.P는 수지에 유리섬유를 적층하여 제작하는 방법으로 온돈 습도 등의 적층조건에 따라 기계적.물리적 특성치가 변화하며 구성성분의 함량에 따라 다양한 편차를 나타내는 특징이 있다. 강선이나 알루미늄선의 경우에는 선급의 규칙과 기타 관련규정에 적합한 규격치수의 철강재와 알루미늄을 구입하여 사용하면 되는데 반해 F.R.P는 성형을 제작하여 그 위에 유리섬유를 적층하여 건조하는 방법으로 강선 설계시의 강판의 선정 및 부재의 조합에 의한 설계방식과는 달리 재료설계와 구조설계를 동시에 행하여야 하는 특징으로 F.R.P선박의 관련 규칙은 강선에 비하여 설계자유도가 큰 반면 부재에 대한 구체적인 기준이 확정되지 못하고 잠정규정을 설정하여 사용하고 있다. 이에 본 연구에서는 선박의 길이가 12미터(M)급인 소형 F.R.P선을 기준으로 F.R.P의 재료적 특성과 강토 방향성에 따른 유리섬유의 기계적 특성을 조사하였으며 소형 F.R.P선박의 구조설계에 필요한 기초자료를 마련하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.288-295
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• 2020

섬유강화 복합재 적층판은 높은 비강성과 비강도를 가지고 있으며, 자동차 및 항공과 같은 무게에 민감한 산업에서 경량화에 유용할 것으로 기대되고 있다. 하지만 복합재 적층판의 설계는 적층 개수와 적층 순서를 모두 결정해야 하는 어려움으로 인해 설계자의 축적된 경험과 직관에 의존하는 경우가 많고, 이는 필요 이상으로 제품의 중량이 증가하는 과설계로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 주어진 하중을 견디고 최소 무게를 갖는 복합재 적층판의 최적설계를 수행하였다. 나열법을 기반으로, 복합재 적층판의 설계 지침을 만족하는 모든 경우의 적층 조합을 고려하였다. 복합재 적층판을 여러 개의 패널로 나누고, 각 패널의 응력 분포와 인접한 패널 간 연결성을 고려하여 최적의 적층 수와 적층 순서를 결정하였다. 강도를 고려하기 위해 Tsai-Wu 파손 이론으로부터 파손 지수를 최적화하였고, 압축 하중에 대해서는 좌굴 해석을 수행하였다. 적층각은 일반적으로 사용하고 있는 0, ±45, 90°를 사용하였다.

• 기계저널
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• 제32권1호
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• pp.4-17
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• 1992

이 글에서는 복합적층판의 역학적 특성인 층간분리, 모재균열, 초기파손 후의 거동에 대한 문헌을 간단히 서술하고 그 특성을 살펴 보았다. 이상에서 살펴본 바와 같이 이방성인 층으로 구성된 복합적층 구조의 역학적 특성은 균질인 단일구조와 달리 각층의 재료상수가 달라층과 층 사이의 층간응력이 존재하여 층간분리현상이 발생하지 않도록 섬유방향뿐만 아니라 적층순서를 중요한 설계변수로 고려하여야 한다. 또한 모재균열로 인한 기계적 거동의 변화를 이해하고 초기파손 후의 손상을 고려한 해석을 수행하여 복합적층 구조의 응력해석 및 파손, 강도예측을 한다.

• 전산구조공학
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• 제6권1호
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• pp.117-125
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• 1993

일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다.