• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2006

적층 복합재료에 가해지는 저속충격에 의한 동적 거동 및 손상의 예측은 복합재 구조물의 설계에 중요한 문제가 되고 있다. 특히 저속충격에 의한 손상을 기술하기 위하여 적층판 내의 면내응력 뿐만 아니라 층간응력이 중요한 역할을 하는데, 기존의 전통적인 접근 방법은 이들을 효과적으로 기술하지 못하는 단점이 있다 본 논문에서는 이러한 동적거동 및 손상을 기술하기 위한 수치해석 모델로서 내부 미시구조를 고려한 직접수치모사(DNS)방법을 이용하여 DNS 모델을 구성하였다. 그리고 이를 저속충격 문제에 적용하여 저속충격에 의한 동적 거동 및 재료내의 층간응력 해석을 미시적으로 접근하였다. 이때 기존의 거시적인 접근 방법에 따른 균질모델의 결과와 비교 해석을 보였다. 한편 복합재료 적층판의 효율적인 저속충격해석을 위하여 DNS 개념을 적용한 멀티스케일 모델을 개발하여 기존의 균질화된 모델에서 보일 수 없었던 충격 부위의 국부적인 동적 거동을 효과적으로 기술하였다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.1-6
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• 2007

본 연구에서는 탄소/에폭시 복합재 적층판과 강철평판의 저속충격 거동에 관한 비교 연구를 수행하였다. 각각의 평판의 해석을 위한 판의 충격거동의 타당성을 검증하기 위해 Karas 모델을 사용하여 해석 검증을 하였다. 충격거동 비교연구를 위한 모델은 Karas 모델과 동일한 두께의 강철평판을 모사하였고, 같은 두께의 복합재 적층판을 모사하기 위하여 $[0/90/45/-45/-45/45/90/0]_{8S}$ 적층각을 이용하여 모델링 하였다. 각각의 판에 대한 저속충격 거동을 비교하기 위해 일정한 속도로 낙하하는 충격체 무게별 해석과 일정한 무게를 가진 충격체의 속도변화에 따른 해석 결과를 비교 연구하였다. 연구결과 복합재 적층판과 강철평판의 물성치로 인하여 접촉하중과 판의 변위에서는 결과값의 차이를 보였으나 복합재 적층판의 경우가 판의 유연한 특성으로 충격완화 효과가 보였으며 강철평판 보다 무게비와 충격손상에 대한 우수성을 확인하여 볼 수 있었다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.42-50
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• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.215-220
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• 2018

본 연구에서는 적층 패턴이 다른 5가지 섬유금속적층판(Fiber Metal Laminates, FMLs)에 대한 유한요소해석을 수행하여 선행 연구로 수행한 낙추충격시험과의 유사성을 검증하였고, 효과적인 저속 충격 해석 모델을 개발하였다. 또한 동일한 두께를 가지는 연강(mild steel)과 에너지흡수율을 비교하여 Carbon-Steel 섬유금속적층판의 내충격성을 확인하였다. Carbon-Steel 섬유금속적층판은 동일한 두께를 가지는 연강에 비하여 우수한 충격흡수율을 보였으며, 모든 적층 패턴에서 96% 이상의 높은 에너지흡수율 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 저속 충격 해석 모델은 복합형상 및 자동차 구조체 연구에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.44-51
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• 2005

본 논문에서는 3차원 직교 직물 복합재료의 구성성분인 얀(Yarn)의 기하학적인 형상을 고려하여 직접수치모사(DNS) 모델을 개발하고 이를 이용하여 직교 직물 복합재료 평판의 저속충격 현상을 모사하였다. 미시구조를 보다 상세하고 정확하게 고려하기 위하여 토우 간격과 굴곡 등을 고려한 단위 구조를 제시하고 이를 이용하여 DNS 기반의 평판모델을 구현하였다. 정적 가상 실험을 통하여 얻은 DNS 모델의 거시적 등가 물성치를 바탕으로 한 거시기계학적 해석과의 비교하였고, DNS 모델을 이용하여 기존의 거시기계학적 모델에서 구현이 어려운 기하학적인 형상 차이에 따른 저속충격 현상의 영향을 고찰하였다. 그리고 보다 실제 실험에 가까운 가상 시편의 크기를 고려하고 해석의 효율성을 높이기 위하여 DNS개념에 기반한 멀티스케일 모델을 개발하여 거시/미시 해석 결과 특성을 함께 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.713-722
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• 1991

본 연구에서는 graphite/epoxy와 glass/epoxy 그리고 graphite/epoxy와 kevl- ar/epoxy의 혼합적층된 복합재료 평판의 저속충격에 대한 응답을 유한요소 모델을 사 용하여 수치해석 한후, 각각의 단일적층판들의 결과와 비교하였으며, 이때의 접촉력 관계식은 Yang과 Sun이 제안한 수정된 접촉법칙을 이용하였다. 또한, 수치해석 결과 에서의 충격자의 속도변화로써 혼합적창판 배열에 따른 에너지 흡수율을 계산하였고, 이를 충격특성이 취약한 graphite/epoxy 단일 적층판의 결과와 비교 고찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.439-442
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• 2009

본 논문에서는 CFRP 복합재 압력용기의 저속충격후 잔류강도 저하량의 정량적인 연구 결과에 대해 논한다. 낙하식 충격시험을 이용하여 복합재 압력용기에 다양한 충격에너지별 충격하중을 가한 후, 압력용기를 원환시험편으로 가공하여, 각 시험편의 원주방향 파열압력이 측정되었다. 또한, 유한요소모델을 구축하여 충격에너지별 변형거동과 응력분포에 대해서도 고찰하였다. 본 연구결과 저속 충격후 CFRP 복합재 압력용기의 잔류강도 저하량을 정량적으로 평가할 수 있는 실험기법이 개발되었다.

• Composites Research
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• 제13권6호
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• pp.47-54
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• 2000

복합재 구조물의 저속충격탐지 방법 중의 하나는 고분자 압전센서를 이용하는 것이다. 본 논문에서는 저속충격을 받는 복합재 평판에 대한 충격력과 부착된 스트레인 게이지, 고분자 압전센서 신호와의 관계를 유도하였다. 압전센서의 등가회로도를 통해서 고분자 압전센서의 개회로 신호와 폐회로 신호와의 관계를 유도하여 전하증폭기를 사용하지 않은 고분자 압전센서 신호를 이용하여 복합재 평판의 충격력 복원 가능성에 대한 연구로 확장하였다. 진동실험을 통하여 얻은 복합재 평판의 고유진동수와 감쇠비를 이용하여 해석적인 모델을 수정하여 정방향 문제와 역방향 문제에 있어서 오차를 줄일 수 있었다. 복원된 충격력과 해석적인 센서 신호는 실제 저속 충격 실험을 통하여 측정한 충격력, 스트레인 게이지 신호, 그리고 고분자 압전센서 신호와 잘 일치하였다.

• Composites Research
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• 제28권2호
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• pp.58-64
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• 2015

본 논문에서는 샌드위치 복합재 패널로 제작되는 사용후 핵연료 수송용기 충격완충체의 유효등가 유한 요소모델을 제시하는데 목적을 둔다. 샌드위치 복합재 패널은 금속재 면재와 각각 우레탄 폼, 발사목 그리고 레드우드 심재로 구성되었다. 충격완충체의 유효등가 유한요소 모델은 샌드위치 복합재 패널의 저속충격 시험과 해석결과와의 비교를 통해 제시되었으며, LS-DYNA 3D를 사용한 동적 외연 유한요소해석에 의해 수행되었다. 시험과 해석 결과, 충격완충체 샌드위치 패널의 유한요소 모델은 적층쉘 요소의 면재와 솔리드요소의 심재를 사용한 기존의 혼합모델링 기법에 비해 면재와 심재 모두 솔리드 요소를 적용하는 방법이 더 정확한 결과를 나타냄을 확인하였다. 이때 발사목과 레드우드 심재는 요소제거 기능을 갖는 솔리드 요소로 모델링 되는 것이 추천되어진다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.155-164
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• 2011

충격 하중 재하 실험의 경우 빠른 하중 재하 속도로 인해 실험 데이터를 측정하는 방법에 있어 많은 어려움이 있다. 또한 부재의 국부적 손상을 측정하지 못함으로써 부재의 동적 거동을 왜곡하는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 충격 실험에서의 한계를 극복하기 위하여 명시적(explicit) 유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 FRP Sheet 및 강섬유로 보강된 콘크리트의 저속 충격 하중 하에서의 동적 거동을 분석하였다. 해석 모델은 1방향 및 2방향 부재이며 충격 하중 재하 시부재의 국부적 파괴를 고려하고 있다. 해석결과 강섬유에 의해 보강된 SFRC와 UHPC 부재의 경우 충격 저항성능이 크게 향상되었다. FRP Sheet로 보강한 경우 GFRP가 CFRP보다 우수한 충격 저항 성능을 보였으며 FRP Sheet의 방향성에 의한 영향은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서 수행된 해석은 충격 실험 결과와의 비교를 통해 그 신뢰성이 검증되었다.