• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.41-47
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• 2003

본 논문은 몇 가지 종류의 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 성능 시험 및 비교에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료 층이, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료 층으로 구성되어 있다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동 지그 및 전압 공급 장치 그치고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다 성능 비교시험 결과 검증실험으로부터 압전 작동기의 작동성능은 전기 작동 재료층이 중립면으로부터 멀리 벗어나게 위치하면서, 동시에 적층판의 전체 굽힘 강성을 작게 하면 극대화할 수 있다는 사실을 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.94-100
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• 2002

본 논문은 곡면형 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 개발 및 성능 실험에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료층이 위치하며, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료층이 위치한다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동지그 및 전압 공급 장치 그리고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다. 성능 실험은 양단 단순지지상태에서 압전 재료의 전극에 $100\sim400V_{pp}$의 교류 전압을 1Hz로 가하였을 경우 작동기 중앙부에서 발생하는 수직방향의 변위를 측정하는 것으로 수행하였다. LIPCA와 THUNDER의 성능 검증 결과 LIPCA-C2는 THUNDER에 비해 34% 경량화 되었으며, 작동변위는 13% 향상되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.34-39
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• 2003

본 논문에서는 압전작동기 LIPCA를 이용하여 형상가변익을 제작하였고, 제작된 형상가변익의 작동변위에 관하여 연구를 수행하였다. 등가 열 모델링 방법과 MSC/NASTRAN으로 해석을 수행하여 압전작동기의 작동변위를 예측하였고, 이를 바탕으로 형상가변익의 설계와 제작을 수행하였다. 실험을 통해 제작된 형상가변익의 실제 작동변위는 압전세라믹의 재료 비선형성으로 인해 예측된 값보다 크게 나옴을 확인하였다. 압전작동기 LIPCA를 이용한 형상가변익은 작은 크기의 무인비행기나 초소형비행기의 조종면으로 사용될 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1268-1272
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• 2000

본, 논문에서는 카본/에폭시, PZT 세라믹 박판, 글래스/에폭시 층으로 이루어진 곡면형 복합재료 작동기(LIPCA)의 설계, 제작 및 성능실험에 대한 연구 성과를 제시하고 있다. LIPCA의 큰 요점은 기존 THUNDER의 성능을 유지하면서 이를 경량화 하기 위하여 THUNDER의 금속 층을 상대적으로 가벼운 섬유 강화 복합재료로 대체하는 것이다. 이러한 경량화 작업으로 LIPCA는 기존 THUNDER 보다 약 $30{\sim}40%$ 정도의 무게를 감소시킬 수 있으며, 복합재료의 특성에 따라 설계의 유연성을 가질 수 있는 장점이 있다. 또한, 에폭시 수지를 사용함으로써 접착제 없이 평판 몰드에서 오토클레이브에서 $177^{\circ}C$로 경화되어, 탈형된 후 충분한 곡률을 형성하였다. 작동 성능 실험에서, LIPCA는 기존 THUNDER보다 작동변위가 향상됨을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권3호
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• pp.37-44
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• 2004

본 논문에서는 압전재의 재료 비선형성을 고려한 경량 압전 복합재 작동기(LIPCA)의 성능 해석을 수행하였다. 성능 해석을 위해 9절점 쉘 요소 정식화에 바탕을 둔 압전 쉘 요소를 이용하였다. LIPCA의 작동 변위를 보다 정확히 예측하기 위하여, 실험을 통해 얻은 압전 변형률 함수와 증분 정식화를 추가하여 기존 선형 유한요소 프로그램을 수정하였다. 이렇게 개발된 재료 비선형 압전 옐 프로그램을 이용하여 LIPCA의 작동변위를 재 계산하였고, 재료 비선형 해석으로 얻은 작동 변위가 선형 해석으로 계산된 작동 변위 보다 측정 변위에 훨씬 근접함을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.37-42
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• 2001

Active vibration control of laminated composite plates has been carried out to design structure with maximum possible damping capacity, using piezoceramic sensor/actuators and passive constrained-layer damping treatment. The equations of motion are derived for symmetrical, multi-layer laminated plates. The damping ratio(ζ) and modal damping(2ζ$\omega$) of the first bending and torsional modes are calculated by means of iterative complex eigensolution method for both passive and active vibration control. This paper addresses a design strategy of laminated composite plate under structural vibrations.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권5호
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• pp.576-584
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• 2006

The actuating performance test of plate-type piezoelectric composite actuators having different lay-up sequences was experimentally carried out at simply supported and fixed-free boundary conditions. The actuating displacement of manufactured plate-type piezoelectric composite actuator (PCA) was measured using a non-contact laser displacement measurement system. Our results revealed that the actuating displacement with increasing applied electric field at a drive frequency of 1Hz increased non-linearly at the simply supported boundary condition whereas it almost linearly increased at the fixed-free boundary condition. On the other hand, the actuating displacement of piezoelectric composite actuator depended on the applied electric field in a drive frequency range from 1Hz to 10Hz, but its behavior was different in higher drive frequencies beyond 15Hz due to the occurrence of resonance. On the basis of the above experimental results, the bending characteristics of PCAs revealed different behavior depending on applied electric fields, drive frequencies as well as boundary conditions. Therefore, by investigating drive frequencies together with applied electric fields, actuating performance can be easily controlled and PCAs which were fabricated for this study will be sufficiently applied to pumping devices.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권11호
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• pp.1063-1071
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• 2008

단일층 압전작동기에 적절한 압축하중을 가하면, 압전세라믹 층에 가해지는 압축 응력에 의한 재료비선형적 특성과 기계적 좌굴현상에 의하여 작동 변위와 작동력이 동시에 향상된다. 본 논문에서는 날갯짓 기구를 압축하중을 받는 단일층 압전 작동기로 구동하는 경우, 날갯짓 각도와 공기력에 어떠한 영향이 발생하는가를 조사하였다. 또한 날개 형상과 수동 날갯 회전 각도가 공기력 발생에 미치는 영향도 실험적으로 조사하였다. 인공 날개를 2차원으로 가정한 전산유체해석을 통하여 얻은 평균 수직력이, 실험으로 얻은 값과 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1332-1336
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• 2005

It could make the LIghtweight Piezoelectric Composite Actuator (LIPCA) damageable by the cyclic large deformation. If the progressive microvoid coalescence of LIPCA interlaminar took place, the decrease of the stiffness and the weakness of stress transmission and fiber bridging effect would make the fatigue characteristics worse suddenly. Therefore, it is required to study the variation of fatigue behavior and interlaminar condition in LIPCA under resonant frequencies. These studies such as the changeable fatigue phase and interlaminar behavior of LIPCA affected by the resonant frequencies should be carried out due to the strong anisotropy of CFRP layer. Hence, these studies are as follows. 1) The residual stresses distribution of interlaminar in LIPCA using the Classical Lamination Theory (CLT). 2) Comparative analysis of interlaminar behavior for the intact LIPCA versus LIPCA containing an artificial delamination during resonant frequency.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권3호
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• pp.60-66
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• 2006

본 논문에서는 기존에 개발한 압전 복합재료 작동기인 LIPCA가 동적 구조물의 작동기로 적용 가능한지를 평가하였다. 압전 세라믹 층, 탄소/에폭시 층 및 유리/에폭시 층으로 이루어진 LIPCA 작동기는 단일 PZT에 비하여 성능 및 내구성이 크다는 장점이 있다. 성능 평가를 위하여 정적 작동력 실험과 진동 제어 실험을 수행하였다. 알루미늄 보의 한 쪽 면에 LIPCA와 단일 PZT를 각각 보에 부착하고 반대쪽 면에는 변형률 게이지를 부착하였다. 먼저 정적 작동력 실험에서는 작동 전압에 따른 변형률 신호를 등가 작동 모멘트로 환산하여 크기를 비교함으로써 성능을 평가하였다. 진동 제어 실험에서는 스트레인 게이지의 변형률 신호를 PID 제어 알고리듬을 사용하여 보의 자유 진동을 억제하도록 제어 신호를 생성하였다. 진동 신호가 감쇠하는 정도를 나타내는 안정화 시간을 비교함으로써 성능을 평가하였다. 실험 결과 LIPCA가 정적 작동 뿐 아니라 자유 진동 제어에서도 단일 PZT보다 성능이 우수함을 확인하였다.