• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.246-250
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• 1999

항공기 날개 및 동체의 보강재로 사용되는 스트링거가 압축하중을 받게되면 플렌지와 웹에서의 부분좌굴이 발생하고 이는 좌굴이 발생하지 않은 부분에 과도한 하중이 걸리게 하여 스트링거의 전체적인 하중지지능력을 현저히 감소시킨다. 이러한 손상의 형태가 크리플링(Crippling)이다. (중략)

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.511-522
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• 2014

본 연구에서는 주거용 및 사무용 계단시공의 작업공정의 단순화 및 시공품질 향상을 목적으로 개발된 혁신적인 계단 시스템인 슬라이딩스텝 철골계단의 진동 및 구조성능 평가를 수행하였다. 슬라이딩스텝 철골계단은 각형 강재 스트링거와 시공오차를 흡수할 수 있도록 설계된 스트링거 연결재 및 계단벽체 시공이 용이하도록 벽체 반대방향으로 이동이 가능한 슬라이딩 스텝으로 구성되어 있다. 하지만 철골계단의 경우 철골 접합부의 구조적 안전성 확보와 더불어, 비교적 경량에 저감쇠인 철골재 사용으로 인한 낮은 진동성능이 발현될 수 있기 때문에 진동성능에 대한 확보를 파악하는 것이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 진동성능 및 구조적 안전성 확보여부를 파악하기 위해 실물대 목업실험을 실시하였다. 진동성능 및 중량으로 인한 경제성 등을 종합적으로 판단하기 위해 콘크리트를 채운 스트링거와 콘크리트를 채우지 않은 스트링거를 교체해가며 각 경우에 대한 주거용 및 사무용 계단의 진동성능을 평가하였다. 또한 각 용도별로 한 개의 계단을 선정한 후, 재하실험을 통해 철골 접합부의 구조적 안전성과 스트링거 중앙부의 잔류 처짐 및 사용성 검토를 수행하였다. 실물대목업실험 결과 접합부 시스템의 경우 사용하중의 160%인 극한하중에 대해서도 탄성상태를 유지하며 재하실험 후에도 어떠한 균열이나 이상이 발견되지 않는 등 충분한 강성과 강도를 확보하고 있음을 확인하였다. 또한 스트링거 중앙부 처짐은 주거용/사무용 계단 모두 역시 동일한 하중조건 하에서 사용성에 문제가 없을 정도의 미미한 수준의 최대처짐과 잔류처짐이 발생하였으며, 최대하중이 가해질 때까지 스트링거가 탄성상태를 유지하는 등 설계하중을 지지할 수 있는 충분한 내력을 보유한 것으로 평가되었다. 진동성능 검토 결과 총 일곱 개의 스트링거 타입 중 다섯 개의 타입이 북미기준와 유럽기준에서 제시하는 기준의 허용치를 만족함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.32-41
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• 2001

본 연구에서는 Z-단면 복합재 스트링거에 대한 크리플링 실험을 수행하여, 선행 연구에서 제시한 복합재 스트링거의 크리플링 해석을 위한 유한요소 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 시편은 길이와 플렌지 폭이 다른 Z-단면 탄소/에폭시 복합재 스트링거로서 적층순서는 $[{\pm}45/0/90]s$이다. 시편의 부분좌굴 응력과 좌굴후 크리플링까지의 거동을 연구하기 위해 모든 시편에 스트레인 게이지를 부탁하였고, 처짐과 변위는 LVDT로 측정하였다. 좌굴하중은 하중-변형률 곡선, 하중-처짐 곡선 및 하중-축변위 곡선 등으로부터 구하였고, 크리플링 응력은 시편의 최대하중에서 단면적을 나눈 값으로 정의하였다. 제시된 유한요소 방법에 의한 부분좌굴 및 크리플링 음력은 실험에 의한 결과와 최대 15 % 이내의 오차로 매우 잘 일치하였다.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.65-73
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• 1999

본 연구에서는 Z-단면 복합재 스트링거의 크리플링 응력 및 파손 거동을 비선형 유한요소법을 사용하여 해석하였다. 스트링거는 9절점 쉘요소를 사용하여 이상화하였다. 취성이 강한 재료에 적합한 완전제하 모델을 사용하여 초기 파손 이후 크리플링이 발생할 때까지의 점진적 파손해석을 수행하였다. 완전제하모델을 사용한 수치적 해석을 위해 수정된 Riks방법을 도입하였다. 해석의 타당성 검증을 위해 좌굴응력 크리플링 응력을 기존 시험결과와 비교하였다. 해석결과 Z-단면 스트링거의 크리플링 응력은 플렌지의 폭이 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고,적층순서에 따라서는 $[{\pm}45/0/90]s$에서 크리플링 응력 및 부분좌굴 응력이 가장 높게 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.92-100
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• 2005

압축하중 하에서 스킨-스트링거 조립체인 패널은 다양한 유형의 불안정이 발생할 수 있다. 불안정의 유형은 패널 또는 스트링거의 좌굴, 굴곡, 비틀림, 주름, 굴곡/비틀림 조합 유형 등으로 나타난다. 이것들에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으나 이론 또는 경험식의 복잡성으로 인해 실제 현장에서 활용하기에는 어려운 문제를 가지고 있다. 따라서 선진 항공업체의 경우, 복잡한 수식과 방법등을 사용하기 편리하도록 해석 프로그램을 개발하여 사용하고 있으나 현재 국내의 경우는 그러하지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 압축하중을 받는 스킨-스트링거 조립체에 대한 불안정 유형 및 예비계수 (Reserve factor)의 크기를 산출할 수 있는 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 에어버스사의 관련 프로그램인 APA114의 이론 설명서에 기초하였다. 프로그램 검증을 위하여 A320 패널과 A380패널에 대한 해석을 수행하여 APA114의 결과와 비교하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.8-17
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• 2022

항공기 날개에 사용되는 스킨-스트링거 패널은 기계적 체결과 접착 체결로 인하여 응력 집중과 접착 분리가 발생할 수 있다. 이를 고려하여, 3차원 직조 복합재료를 이용해 스킨과 스트링거를 일체시킨 패널을 설계하였다. 본 논문에서는 일체형 패널의 기계적 물성을 예측하기 위하여 기하학적 모델링 기법을 제안하였다. 시편의 기하학적 변수를 측정하고 섬유 다발의 패턴을 함수식으로 정의해 기하학적 모델링을 수행하였다. 이를 검증하기 위하여 iso-strain, iso-stress 가정을 사용한 가중평균모델을 통해 각 부재의 기계적 물성을 예측하고 유한요소해석을 수행해 압축시험 결과와 비교하였다. 제안한 기하학적 모델링 기법을 통해 스킨-스트링거 일체형 패널의 기계적 물성을 실험적 방법보다 효율적으로 예측하였다.

• 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.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.201-206
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• 2007

In this paper, we apply a three-dimensional rigid-plastic finite element method to simulate an unsteady-state roll forming process. A typical roll forming process is investigated from the standpoint of computer simulation and its realistic analysis model is proposed. The material is considered as bulk material and discretized into hexahedral finite elements. The presented approach is applied to simulating the roll forming process of straight stringer used for aircraft structure.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.25-32
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• 2000

국부압축력을 받는 스트링거 보강 복합적층 만곡 판넬의 좌굴 및 후좌굴 거동을 개발한 유한요소프로그램을 이용하여 해석하였다. 후좌굴 해석은 판넬거동을 세 가지로 나누어 해석하였다. 판넬과 보강재를 모델링 하기 위하여 8절점응축 쉘요소를 도입하고 비선형유한 요소 수식화를 위해 2nd Piola-Kirchhoff 응력텐서와 Lagrangian 변형률 텐서를 채택하였다. 파손 특성을 고려하기 위해 점진적 파손해석을 도입하였다. 국부축하중을 받는 복합적층 만곡 판넬의 좌굴하중 및 좌굴후 극한하중, 국부좌굴과 전체좌굴, 그리고 보강재 영향이 인자별로 해석 비교 된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권6호
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• pp.136-142
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• 2006

Optimization of the aircraft panel assembly constructed by skin and stringers is investigated. For the design of panel assembly of the aircraft structure, it is necessary to determine the best shape of the stringer which accomplishes lowest weight under the condition of no instability. A panel assembly can fail in a variety of instability modes under compression. Overall modes of flexure or torsion can occur and these can interact in a combined flexural/torsion mode. Flexure and torsion can occur symmetrically or anti-symmetrically. Local instabilities can also occur. The local instabilities considered in this paper are buckling of the free and attached flanges, the stiffener web and the inter-rivet buckling. A program is developed to find out critical load for each instability mode at the specific stringer shape. Based on the developed program, optimization is performed to find optimum stringer shape. The developed instability analysis program is not adequate for sensitivity analysis, therefore RSM (Response Surface Method) is utilized instead to model weight and instability constraints. Since the problem has many local minimum, Genetic algorithm is utilized to find global optimum.