• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.93-100
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• 2006

본 논문에서는 축방향 하중을 받는 사변단순지지된 특별직교이방성 적층복합판의 고유진동수를 간편하게 계산하는 방법을 제시한다. 이 방법은 진동해석을 위해, 임의 방법으로 얻어질 수 있는 영향계수를 사용하며 공명상태하에서 관성력에 의한 부재의 변형된 모드 형상을 결정하는 과정으로 이루어진다. 최초에 가정된 임의의 모드 형상으로 시작하여 정확한 모드 형상이 반복적인 과정을 통해 얻어진다. 또한 ${[{\alpha}{\beta}]_r}$, ${[{\alpha}{\beta}{\beta}{\alpha}{\alpha}{\beta}]_r}$그리고 ${[{\alpha}{\beta}{\beta}{\gamma}{\alpha}{\alpha}{\beta}]_r}$와 같이 적층의 수가 증가함에 따라 ${B_1_6}$, ${B_2_6}$, ${D_1_6}$, 그리고 ${D_2_6}$ 가 무시될 수 있어서 특별직교이방성 적층복합판 이론과 본 방법을 적용할 수 있는 형태를 제시하고 이들에 대한 진동해석 결과를 제시한다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.14-19
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• 2010

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합신소재 구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ 및 $B_{26}$ 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방향모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 복합적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 쉽게 산출할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.2661-2669
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• 2010

본 연구에서는 매트릭스가 손상된 적층복합판의 비선형 거동을 분석하기 위한 일차전단변형이론에 기초한 유한요소 정식을 유도하였다. Duan and Yao가 제안한 Matrix 균열의 강성 치환 방법을 적용하여 다방향 강성저하식을 구성하였다. 발생된 Matrix 균열은 탄성계수, 전단탄성계수 및 프아송비의 변화로 표현할 수 있으며, 이를 이용하여 판의 국부 강성 변화를 예측할 수 있다. 가정된 자연변형률 방법을 적용한 쉘요소를 이용하여 면내 및 전단잠김 현상이 발생하지 않았다. 적층복합판의 선형해석은 물론 비선형 해석결과들은 참고문헌의 결과들에 수렴되었다. 매트릭스가 손상된 적층복합판의 해석 결과들은 향후 연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Composites Research
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• 제25권5호
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• pp.141-146
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• 2012

본 논문에서는 Tsai-Wu 파손이론을 적용하여 Carbon/Epoxy 복합재 적층판으로 이루어진 자전거 휠의 경량화를 위한 적층수와 적층각에 대한 강도설계에 대하여 연구하였다. 복합재료는 적층수와 적층각에 따라 강도와 강성이 변하기 때문에 적용되는 설계 하중 조건에 따른 구조물의 최취약부에서 파손이 일어나지 않도록 최적의 적층각과 최소의 적층수를 찾아야한다. 따라서 유한요소해석을 이용하여 복합재 자전거 휠에 부가되는 수직, 복합하중조건에 대하여 가장 안정적인 적층수 및 적층각을 구하였다. 휠에 적용되는 적층각은 $[0]_{8n}$, $[90]_{8n}$, $[0/90]_{2ns}$, $[{\pm}45]_{2ns}$, $[0/{\pm}45/90]_{ns}$으로 적층수를 변화시켜가며 유한요소해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 $[0/{\pm}45/90]_{3s}$의 적층각이 파손에 안정적인 적층각 임을 제안하였다. 또한 이를 통하여 휠의 최취약부를 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.41-52
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• 2001

본 연구에서는 복합재료로 구성된 구조물로서 박스거더와 같이 임의의 각도로 연결된 절판을 유한대판법으로 해석하였다. 각 적층판의 강성으로부터 적분에 의하여 판두께 방향의 전체 강성을 구하고 최소 포텐샬 에너지 이론으로부터 구한 평형방정식에 대입하여 전체 강성매트릭스를 구하였다. 슬래브나 박스거더의 변위 함수는 횡 방향의 Hermite 다항식과 종 방향의 조화함수의 결합으로 가정하였다. 종 방향 조화함수는 단부의 경계조건을 만족시키는 함수를 사용하였다. 해석시간의 단축 및 모델링이 쉽다는 장점을 가진 유한대판법은 복합적층 재료로 구성된 박스거더와 같은 절판해석의 경우에도 매우 정확한 해를 얻을 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.194-200
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• 2013

복합재료 적층판 기계적 체결부 표준시험(ASTM D5961) 결과에 대하여 이론적 강도 계산 및 유한요소 해석결과를 비교한다. 응력집중계수를 산출하기 위하여 ASM Handbook의 금속 및 복합재료에 대한 산출식을 이용하여 실험 결과값과 비교한다. 형상학적 인자들과 체결방식(단일/이중 겹칩)에 따른 체결강도의 차이도 비교한다. 유한요소 해석에 있어, 복합재료 적층판의 기계적 체결부의 효율적인 유한요소 모델을 찾기 위해 몇 가지 유한요소 모델들과 실험 결과들을 비교한다.

• 동력기계공학회지
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• 제1권1호
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• pp.124-143
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• 1997

본 논문은 능동 구속층 감쇠(active constrained layer damping) 처리된 관의 동적 모델링과 정식화를 제시한다. 판의 운동방정식은 Hamilton정리를 이용하여 전개된 판, piezoelectric film 및 점탄성층의 운동방정식을 조합하므로서 유도된다. 이 운동방정식은 외부인가전압의 영향하에서 적층판의 해석적 모델을 제공할 뿐만이 아니라, 판 구조내에서 진동에너지를 감소시킬 수 있는 전단층의 효과에 대한 변위관계식을 나타낸다. 그리고 운동방정식에 대응하는 경계조건도 유도되었다. 또한 판과 능동구속층감쇠계의 동특성을 설명하기 위한 유한요소모델이 유도되었다. 이 모델의 타당성을 실온조건에서 실험적으로 입증하였다. 개발된 이론 및 실험적인 결과들은 판과 능동구속층 감쇠계가 구조진동의 감쇠를 위한 매우 유효한 수단으로 사용될 수 있음을 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권1호
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• pp.21-29
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• 2017

복합재료 적층판 기계적 체결부(ASTM D5961 Proc. A, B)에 대하여 치구 설계에서 시험 결과의 해석까지 전체 과정을 제시하였다. 복합재료 적층판 기계적 체결부를 유한요소법을 사용하여 분석하였으며 시험 결과와 비교하였다. 시험편의 파손 거동을 분석하기 위해 점진적 파손해석 방법을 유한요소법에 적용하였다. 시험 파손 하중을 예측하기 위해 3가지 파손이론(최대 응력, 최대 변형률, Tsai-Wu)을 FEM에 적용하였다. 기계적 체결부의 일반적인 변수들을 검토하였으며 주요 변수에 대하여 베어링 강도 차이를 비교하였다.

• 한국안전학회지
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• 제7권1호
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• pp.39-45
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• 1992

강구에 의한 횡방향 저속 충격을 받게 되는 복합재의 충격 응력 및 파동 전파에 관한 이론적 및 실험적 연구가 행하여 진다. 이론적 해석을 위해서는 실험적 접촉 법칙과 연계된 Whitney와 Pagano의 이론에 근거한 판 유한 요소 모델이 사용되며, 실험적 해석을 위해서는 직접적인 충격실험이 수행된다. 이러한 해석을 위한 시험편은 ［0/45/0/­45/0］$_{2s}$와 (90/45/90/­45/90)$_{2s}$ 적층 순서를 가지는 유리/에폭시 적층 복합재이며 경계 조건은 clamped-simply support이다. 결과적으로 이러한 두 해석 결과들이 비교 검토되며, 적층 복합재의 충격 응력 및 파동 전파 특성이 규명된다.명된다.