• 콘크리트학회지
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• 제5권3호
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• pp.187-194
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• 1993

본 논문에서는 유리섬유의 적층수, 유리섬유의 배향각도에 대한 유리섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastics ; GFRP)의 인장거동 변화를 고찰하고, 이들의 상관관계를 규명하기 위하여 일련의 GFRP 시험체에 대하여 인장실험을 수행하였다. 시험체는 폭12.5mm, 길이 60mm크기로 일정하게 제작하였으며, 시험체에 대하여 인장실험을 수행하였다. 시험체 제작시 유리섬유로 적층수는 14, 22, 30층, 유리섬유의 배향각도는 0$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$로 하였다. 인장실험시 각 시험체의 파괴양상, 극한하중 및 하중변화에 대한 인장변형율을 조사하였고, 이들 결과를 토대로 유리섬유의 적층수와 배향각도에 따른 GFRP의 극한하중, 응력-변형율 선도 및 탄성계수 등을 비교 분석하였다. 한편 본 논문에서는 유리섬유의 적층수, 직경 변화에 따른 GFRP관의 파괴거동을 고찰하기 위하여 4점 재하법에 의한 GFRP관의 휨파괴실험을 수행하였다. 실험에 사용된 시험체는 길이 1200mm로 하였으며, 유리섬유의 적층수를 30, 35, 40층, 관의 직경을 50, 100, 150mm로 하였다. 파괴실험시 각 시험체의 하중변화에 대한 휨 변형율, 중앙점 처짐량 및 항복하중을 측정하였고, 이들 결과를 토대로 유리섬유으 적층수와 관의 직경에 따라 GFRP관의 항복하중 및 파괴에너지를 비교 분석 하였으며, 항복시 파괴에너지를 추정할 수 있는 제안식을 유도하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1998년도 제27회 춘계학술대회
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• pp.64-68
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• 1998

본 연구에서는 다양한 종류의 섬유를 일방향으로 배향시켜 제작한 복합재료의 트라이볼로지 연구를 수행하였으며 특히 섬유의 배향과 활주속도가 트라이볼로지 성질에 미치는 영향을 연구하였다. 실험에 쓰인 시편은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 그리고 고탄성 탄소 섬유를 보강재료로 에폭시 수지를 모재로 사용한 일방향섬유 복합재료이며 각각의 시편을 스테인레스 강 상대 마찰면에 마찰시켜 마모량과 마찰 계수를 구하였다. 실험조건으로 사용한 여러 활주속도에서 탄소섬유복합재료가 모든 섬유배열방향에서 아라미드섬유복합재료와 유리섬유 복합재료보다 마모율과 마찰계수가 낮은 경향을 보였으며 특히 높은 속도에서는 탄소섬유복합재료의 특성이 뛰어남을 알 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제27권6호
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• pp.258-262
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• 2007

단섬유강화 고분자 복합재료의 고온압축 프레스 성형 시 유리섬유의 유동을 지배하는 인자인 유리섬유와 모재의 유동성에 관하여 연구하기 위하여 ?h트 스트랜드의 교차각도를 $30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$로 배향하여 모재와 적층시킨 다음 열압축프레스를 사용하여 1차로 시트를 제작하고, 이 제작된 시트를 가열로로 가열하여 열압축프레스로 2차 고온압축 프레스 성형한다. 여기서, 압축속도와 압축비를 변화시켰을 때 발생되는 유리섬유의 배향에 관한 실험결과를 고찰한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.349-357
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• 2019

유한요소법(finite element method)은 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 더욱더 현실적으로 해석하고 예측하는 방법으로 다양한 분야의 제품 개발에 적용되고 있다. 하지만 섬유배향과 변형률 속도가 역학적 특성에 영향을 미치는 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료에 관한 수치해석을 이용한 접근 방법은 현재까지 다소 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat의 수치해석 재료 모델을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성을 정의하고 검증하는 것에 있다. 또한 이를 통해 좀더 현실적으로 고분자 복합재료의 거동을 예측하고자 한다. 이를 위해 다양한 고분자 중 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 섬유배향과 변형률 속도에 따른 인장 특성을 참고문헌을 통해 조사하였다. 또한 Moldflow 프로그램을 사용한 사출해석을 통해 유리섬유 배향 정보를 계산하였으며 이를 매핑(mapping) 과정을 통해 유한요소 인장 시편 모델에 전달하였다. 대표적인 유한요소 상용 프로그램 중 하나인 LS-DYNA는 유리섬유 배향과 변형률 속도에 따른 복합재료의 인장 특성을 연구하기 위해 Digimat과의 연성해석(coupled analysis)에 활용되었다. 그리고 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료를 해석하기 위한 LS-DYNA의 다양한 비등방성(anisotropic) 재료 모델들의 장단점을 서로 비교하고 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1106-1114
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• 1993

본 연구에서는우수한 섬유강화 고분자복합판의 제조 및 개량을 섬유구조의 분리. 배향의 관점에서 연구한다. 유리섬유매트는 유리섬유를 50mm의 길이로 균일하 게 절단하여 공기중에서 분산시켜 6~7mm두께로 만들고,이 유리섬유매트를 바늘의 종류와 스트레칭 횟수에 따라 니들펀칭하여 유리섬유의 매트구조를 변화시킨다. 유리 섬유의 매트구조 별로 모재와 적층시킨 다음 열압축프레스를 사용하여 1차로 시이트를 제작하고, 이 제작된 시이트를 가열로로 가열하여 2차 고온압축 프레스성형한다. 이 때 섬유와 모재의 분리 및 배향의 상관관계를 나타내는 상관계수를 구하고, 이 계수에 미치는 매트 구조의 영향에 대한 실험결과를 보고한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1439-1441
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• 2003

전기절연재의 구조재로 많이 사용되고 있는 FRP(fiber reinforced plastics)는 열경화성 수지를 접착성 결합제(binder)로 하고 고강도 섬유를 보강재로 한 복합재료로서 기계적, 화학적, 전기적 특성이 매우 우수하다. FRP의 기계적 강도는 유리섬유에 의존 하고 있으므로 유리섬유의 방향과 힘을 가하는 방향에 따라서 그 강도의 차이는 매우 크게 나타난다. 본 연구에서는 섬유의 배향에 따른 강도의 변화를 이해하기 위하여 시편을 제작하여 압축강도를 측정하고 압축강도와 응력의 분포를 유한요소법으로 시뮬레이션하였다. FRP rod에 압축응력이 가해졌을 때 섬유의 배향에 따른 파괴강도와 응력의 분포를 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션하였고 모델링에는 3-D Shell과 3-D Brick 요소를 사용하였다. 제작된 시편의 강도특성과 시뮬레이션을 통한 응력의 분포를 서로 비교하여 시편의 파괴에 미치는 응력을 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.117-125
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• 2012

필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.41-47
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• 2011

본 연구는 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석 기법에 관한 내용으로 소재의 이방성 기계물성을 예측하고 이를 구조해석에 적용하도록 하였다. 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석에 있어서 기존의 경우는 일반적으로 소재의 기계적 물성을 균질 등방성 탄성 모델로 이용하여 왔으나, 실제 부품 파손 모드와 크게 상이한 경우가 많다. 이러한 점을 극복하고자 사출 성형 g,름 해석, 일방향성 복합재료의 Halpin-Tsai 식과 배향 평균 모델을 도입하여 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 섬유배향 효과가 고려되도록 새로운 구조해석 시스템을 개발하였다. 해석의 정확도는 시편시험 결과와의 비교를 통하여 검증하였으며, 섬유 배향 및 웰드라인 영향 및 섬유 함량에 따른 변화가 해석에 장 반영됨을 확인하였다. 또한 자동차 부품에 개발된 해석 시스템을 적용하여 균질 등방 모델과 달리 부품의 위치별로 다른 기계적 성능이 반영되고, 사출 게이트 위치에 따라 유리섬유 배향이 변화하여 부품의 성능이 달라짐을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권5호
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• pp.429-438
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• 2003

본 연구에서는 연속형 일방향 및 수자직 유리섬유강화 복합재료로 인장 시험편을 만들어 AE 특성에 대한 섬유배향 효과를 살펴보았다. AE 신호들을 STFT 처리하여 특성별로 분류하였으며, 반사식 및 투과식 편광현미경을 이용하여 시험편의 손상영역을 관찰하였다. 저주파수 대역의 약한 AE 신호들은 모재 및 계면에서의 손상으로 나타났으며, 높은 진폭의 고주파수 대역 AE 신호들은 섬유 파단에 기인하였다. 섬유 파단 과정에서 발생하는 고진폭의 AE 사상률을 기본 특성 데이터로 하여 다른 섬유배향과 노치방향을 가진 복합재에서의 파괴과정을 특징지을 수 있었다. 결론적으로, AE범은 연속형 유리섬유 강화 복합재의 파괴거동을 탐지하는데 있어 유용함을 알 수 있었다.