• 대한기계학회논문집A
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• 제29권2호
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• pp.284-292
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• 2005

Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the crack initiation. Stress distribution and crack initiation life of engineering materials such as monolithic aluminum alloy and Al/Glass fiber laminate may be different according to the defect location. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic aluminum and Al/Glass fiber laminates under cyclic bending moment. Stress distribution and crack initiation behavior near a circular hole are considered. Results of Finite Element (FE) model indicated the features of different stress field due to the relative defects positions. Especially, the defects positions at ${\theta}=0^{\circ}\;and\;{\theta}=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor ($K_t$) and crack initiation behavior.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.203-209
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• 2010

본 연구는 철도차량에 적용되는 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재의 피로특성 및 피로수명에 대해 평가하였다. 이때, 피로시험은 0.1의 응력비(R)와 5Hz의 주파수에서 인장-인장 하중 조건이 고려되었으며, 시험편은 카본/에폭시 플라이가 보강된 시험편과 보강되지 않은 시험편 두 가지 타입을 고려하였다. 또한, 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재의 피로수명을 평가하기 위해 철도차량 차체와 언더프레임에 주로 사용되는 알루미늄 6005와 비교하였다. 본 연구를 통하여 3장의 카본/에폭시 플라이가 보강된 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재 시험편이 보강되지 않은 기본 시험편보다 피로강도 및 피로수명이 크게 향상됨을 확인하였다.

• 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.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.53-61
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• 2011

본 연구는 편측 노치가 삽입된 A16061-T6 알루미늄 합금 평판 시편에 대해 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 복합재 패치의 적층수를 변수로 하여 보수히고, 인장 하중에 따른 시편의 손상 과정을 음향방출법(acoustic emission, AE)으로 실시간 분석하였다. AE 에너지 발생률(AE energy rate), hit 발생률(hit rate), AE 진폭(AE amplitude) 거통과 파형 및 1차 중심주파수(1st peak frequency)의 대역을 조사하여, 시편 파괴시 알루미늄 크랙(Al cracking), 섬유 파단(fiber breakage), 수지 균열(resin cracking), 층간 분리(delamination)로 분류하였다. 시편의 변위를 음향방출 특성에 따라 구간(region) I, II, III으로 나눌 수 있었으며, 패치 자체가 실제 파괴되는 구간인 구간 II를 세부적으로 분석하여 패치의 적층수에 따른 AE 특성 차이를 구하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권3호
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• pp.344-354
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• 2007

The objective of this study is to investigate the effect of arbitrarily located defect around the circular hole in the aircraft structural material such as Al/GFRP laminates and monolithic Al alloy sheet under cyclic bending moment. The fatigue behavior of these materials may be different due to the defect location. Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the fatigue crack initiation and propagation behavior. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic Al alloy and Al/GFRP laminates under cyclic bending moment. The fatigue behavior i.e., the stress concentration factor($K_t$), the crack initiation life($N_i$), the relationship between crack length(a) and cycles(N), the relationship between crack growth rate(da/dN) and stress intensity factor range(${\Dalta}K$) near a circular hole are considered. Especially, the defects location at ${\theta}_1=0^{\circ}\;and\;{\theta}_2=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor($K_t$) and crack initiation life($N_i$). The test results indicated the features of different fatigue crack propagation behavior and the different growing delamination shape according to each location of defect around the circular hole in Al/GFRP laminates.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.23-31
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• 2009

압축하중 및 굽힘하중을 받는 유리섬유플라스틱(GFRP) 표피/ 알루미늄 하니컴 코어(GF-AH) 하이브리드 복합재료의 음향방출(AE) 특성을 다양한 파괴과정과 연결시켜 연구하였다. 표피층 파괴, 표피/코어간의 계면박리, 하니컴 알루미늄 벽의 국부적인 소성항복 좌굴 및 셀벽간의 접착수지 박리와 같은 다양한 파괴모드가 하니컴 코어/GFRP표피 복합재를 이용한 AE주파수 분포 해석과 진폭분포 해석결과를 통해 분류되었다. 높은 진폭을 가진 AE 사상율의 분포는 셀벽 접착수지의 파괴, 표피층과 심층 사이의 박리및 미세파괴, 섬유파단에 대응하였으며 다른 피크 주파수의 분포는 알루미늄 셀벽의 소성변형, 셀벽간의 마찰로부터 발생한 것이다. 결론적으로 GF-AH 하이브리드 복합재료의 파괴거동 특성은 AE기법을 활용한 비파괴 평가를 통해 분석 가능하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.381-388
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• 2003

The material deficiencies in the form of pre-existing defects can initiated cracks and fractures. The stress distribution and fatigue crack initiation life of engineering materials may be associated with the size, the shape and the relative location of defects contained in the component. The objective of this study is to investigate the effect of arbitrarily located hole defect around the rivet hole of a wing section in monolithic aluminum and Al/GFRP laminates under cyclic bending moment during a service load. The stress distribution and the fatigue crack initiation behavior near a rivet hole of on the relationships between stress concentration factor ($K_t$) and relative position of defects were considered. The test results indicated the features of different stress field. Therefore, the stress concentration factor ($K_t$) and the fatigue crack initiation behavior was illustrated different behavior according to each position of hole defect around the rivet hole in monolithic aluminum and Al/GFRP laminates.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권2호
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• pp.317-326
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• 2003

The influence of cyclic bending moment on the delamination and the fatigue crack propagation behavior in Al/GFRP laminate such as the wing section was investigated. The main objective of this study was to evaluate the relationship between crack profile and delamination behavior. And a propose parameter on the delamination growth rate(d $A_{D}$/da) of Al/GFRP laminates with a saw-cut using relationship between delamination area( $A_{D}$) and cycles(N), crack length(a), stress intensity factor range($\Delta$K). Also, the fiber bridging effect factor( $F_{BE}$ ) was propose that the fiber bridging modification factor($\beta$$_{fb}$ ) to evaluate using the delamination growth rate(d $A_{D}$/da). The shape and size of the delamination zone formed along the fatigue crack between aluminum alloy sheet. Class fiber-adhesive layer were measured by an ultrasonic C-scan image. The shape of delamination zone turns out to be semi-elliptic with the contour decreased non-linearly toward the crack tip. It represents that relationship between crack length and delamination growth rate(d $A_{D}$/da) were interdependent by reciprocal action, therefore it's applicable present a model for the delamination growth rate(dA/sib D//da) in Al/GFRP laminates.minates.s.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.9-16
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• 2011

본 논문은 샌드위치 복합재 틸팅열차의 충돌안전도 평가 및 성능 향상방안에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 유리섬유 및 카본/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져있다. 충돌해석은 외연유한 요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 이때, 유한요소모델링과 충돌해석 계산시간의 절약을 위하여 3차원 유한요소모델과 1차원 등가 모델을 적용하였다. 틸팅열차의 충돌 조건은 철도안전법에 명시하고 있는 4가지 충돌사고 시나리오를 고려하여 해석을 수행하였다. 충돌해석 결과 시나리오-2를 제외한 나머지 충돌 시나리오에서 성능 요구조건을 만족하였다. 충돌 시나리오-2의 충돌안전도 요구조건을 충족하기 위하여 전두부의 적층복합재 커버와 금속프레임의 강성 향상방안을 제안하였으며, 결과적으로 충돌 시나리오-2의 요구조건을 만족하였다.