최근 해상풍력 블레이드가 대형화됨에 따라 보다 가볍고 강한 재료가 요구되고 있다. 현재 주로 사용되고 있는 복합재는 발사우드나 PVC 폼 등을 코어소재로 하고, 유리섬유나 탄소섬유 등을 보강섬유로 사용하고 있다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 복합재에 대한 특성을 알아보고, 최근 흡음, 충격 및 열에 강한 발포 알루미늄을 이용한 복합재를 해상풍력 블레이드 제조에 적용하여, 구조 강도 실험을 실시함으로써 기존 복합재와 구조 강도 및 비용 등을 비교 검토하여 우수한 복합재를 제시하고자 한다. 이를 위해 대형구조물인 블레이드를 제작하기 위해 적절한 크기의 발포 알루미늄을 상호 접합하기 위한 방법을 연구하고자 하며, 목포대학교에서 보유중인 만능재료시험기(100 Ton)를 활용하여 인장, 압축, 굽힘 실험을 실시하고, 스킨재 변화, 코어재의 밀도와 두께 변화를 고려하여 다양한 복합재의 강도를 비교하고자 한다. 또한, 기존에 사용되고 있는 복합재와 발포 알루미늄을 이용한 복합재의 재료비 및 가공비를 추정하고 경제적인 복합재를 제시하고자 한다.
Aluminum-based composites containing $C_{60}$-fullerenes are produced by hot rolling of ball-milled powder. The grain size of aluminum is effectively reduced to ~100 nm during ball-milling processes, leading to grain refinement strengthening of the composite. Furthermore, $C_{60}$-fullerenes are gradually dispersed during ball-milling processes and hence the strength of the composite increases with the volume of $C_{60}$-fullerenes. The composite containing 10 vol% $C_{60}$-fullerenes with a grain size of ~ 100 nm exhibits ~1 GPa of compressive strength.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.10
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pp.1093-1100
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2014
The purpose of this paper is to suggest a weight-reduction design method for the hybrid carbody of a high-speed maglev train that uses aluminum extrusion profiles and sandwich composites. A sandwich composite was used on the roof as a secondary member to minimize the weight. In order to assemble the sandwich composite roof and aluminum extrusion side frame of the carbody using welding, a guide aluminum frame located at the four sides of the sandwich composite roof was introduced in this study. The clamping force of this guide aluminum frame was verified by three-point bending test. The structural integrity and crashworthiness of the hybrid carbody of a high-speed maglev train were evaluated and verified according to the Korean Railway Safety Law using a commercial finite element analysis program. The results showed that the hybrid carbody composed of aluminum extrusion frames and a sandwich composite roof was lighter in weight than a carbody made only of aluminum extrusion profiles and had better structural performance.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.9
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pp.25-32
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2006
In this study, the characteristics of filament wound composite/aluminum ring specimens were investigated at cryogenic temperature. The ring specimens were manufactured using carbon fibre and Type B epoxy resin which had been developed for cryogenic use. As a result of measuring thermal strains at -150℃, it was found that compressive thermal stress was induced in composite part on the contrary, tensile thermal stress in aluminum part which was about 32% of yield stress and in turn, caused aluminum to be yielded at lower load level. In addition, Thermal strains which resulted from finite element analysis showed good agreement with those of the experiment. After 6 mechanical loading cycles had been applied to the ring specimen at -150℃, tensile tests were performed at -150℃ using a split disk fixture. As a result, it was shown that composite strength in a liner-composite tank structure which is for the use of cryogenic propellant tank would be decreased by auto-frettage pressure which is applied to it.
In this research, aluminum composite panels of the general materials and fire retardant materials as building claddings make researches about fire performance comparison analysis. Test methods of the small and medium cone calorimeter experiments and SBI (Single Burning Item) experiments was applied to the determination. As a result, in the experiments peak heat release rate cone calorimeter the general aluminum composite panel $1,293kW/m^2$ ($75kW/m^2$), flame-retardant aluminum composite panel $70kW/m^2$ ($75kW/m^2$) was measured. In the SBI experiments fire growth rate the general fire aluminum composite panel is approximately 743 W/s and the flame-retardant aluminum composite panel is approximately 97 W/s of the value were measured. Thus, a standards enactment are urgently required in this case it is used as building claddings of the aluminum composite panel by fire risk assessment.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.11
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pp.1335-1343
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2012
In this study, the lightweight modular design of hybrid railway carbody structures made of sandwich composites and aluminum extrusions was investigated by using topology and size optimization techniques. The topology optimum design was used to select the best material for parts of the carbody structure at the initial design stage, and then, the size optimum design was used to find the optimal design parameters of hybrid carbody structures using first-order and sub-problem methods. Through the topology optimization analysis, it was found that aluminum extrusions were suitable for primary members such as the underframe and lower side panel module to improve the stiffness and manufacturability of the carbody structures, and sandwich composites were appropriate for secondary members such as the roof and middle side panel module to minimize its weight. Furthermore, the results obtained by size optimization analysis showed that the weight of hybrid carbody structures composed of aluminum extrusions and sandwich composites could be reduced by a maximum of approximately 17.7% in comparison with carbody structures made of only sandwich composites.
In this sturdy, large experimental (ISO 13785-2) was performed to analyze the building materials used in fire retardant materials for aluminum composite panel and in general properties. As a results, maximum temperature in the case of the general materials was measured in 210 seconds $1,021^{\circ}C$, the retardant materials was measured in 1,200 seconds early $1,190^{\circ}C$. The retardant material of aluminum composite panel, Fire behavior if the ignition is slow and the general materials in aluminum composite panel, fire ignition and combustion at the same time was growing rapidly. The general materials and flame-retardant material of aluminum composite panel was an obvious difference to the combustion ignition but after ignition combustion mode showed a similar pattern of the rapidly vertical spread of flame. The results of this study, in order to reduce the risk of aluminum composite panels for fire and the retardant materials used for ignition the slow should be actively encouraging. Also after the ignition, there is an urgent need to put out a fire in exterior materials for extinguishing facilities.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2000.04a
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pp.37-37
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2000
복합재료는 높은 무게비 강도 및 강성뿐만 아니라 우수한 재료 특성 때문에 경량화와 구조적 안전성이 요구되는 항공기의 구조재로서 사용이 증대되고 있다. 소형 민용항공기는 구조적 안전성과 함께 제작과 정비, 유지보수의 용이성이 중요시된다. 본 연구에서는 복합재료를 구조재로 사용하였을 때의 성능변화와 경량화 등을 검토하기 위하여 기존의 알루미늄 합금을 이용하여 설계된 소형 프로펠러 경항공기 날개의 구조재로서 복합재료를 사용하여 재설계하였다. 날개의 기본 구조는 스킨, 스파, 웹으로 구성된 상자형 단면으로 설계하였으며 날개의 구조재로서 탄소/에폭시를 사용하여 상용 유한요소해석코드인 NISAII를 이용하여 굽힘, 좌굴 등의 응력해석을 수행하였고 기존 설계된 날개와의 성능비교를 위하여 알루미늄 합금으로 설계된 날개를 모델링하여 해석한 결과와 비교하였다. 비교결과 구조재로 탄소/에폭시를 사용하여 설계된 날개가 무게비 성능면에서 더 우수함을 확인하였다.
In this research, exterior material combustion experiment was really tested to evaluate fire risks of aluminium complex panel which is used a lot for building exterior material. As a result, We saw fast fire spreading of aluminium complex panel. The reason is polyethylene in aluminum complex panel combust spreading fast fire flame vertically. In this test, the highest heat release rate of aluminum complex panel was 1,144 kW and surface temperature which is measured by thermocouple went up to more than $903.3^{\circ}C$, that temperature is quite a higher than $660^{\circ}C$ which is aluminum melting temperature. So, fire of aluminum complex panel can be evaluated to give us severe damage both by fast fire spreading vertically and by fire spreading through openings internally. These results from real experiment will be able to use to predict fire spreading of aluminum complex panel by comparing to modeling materialization of aluminum complex panel in the future.
In this study, aluminum nitride (AlN) reinforced aluminum (Al) matrix composites are fabricated via plasma arc melting under a nitrogen atmosphere. Within a minute of the chemical reaction between Al and N, dispersed AlN with the shape of transient and lamellar layers is in situ formed in the Al matrix. The composite contains 10 vol.% AlN reinforcements with low thermal resistance and strong bonding at the interfaces, which leads to the unique combination of thermal expansivity and conductivity in the resulting composites. The coefficient of thermal expansion of the composite can be further reduced when Si was alloyed into the Al matrix, which proposes the potential of the in situ Al matrix composites for thermal management applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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