• Composites Research
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• 제17권6호
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• pp.14-21
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• 2004

본 연구에서는 몇 가지 접합 방법에 따라 일방향 복합재료 단일 겹치기 접합 조인트의 파손 과정, 모드 및 강도를 실험적으로 평가하였다 접합 방법으로는 접착제 없는 동시성형, 접착제를 사용한 동시성형 및 이차 접합의 세 가지를 고려하였다 또한 이차 접합 조인트에서 몇 가지 파라미터의 영향도 살펴보았다. 접착제 없는 동시성형 시편은 가장 우수한 조인트 강도를 나타내었다. 이차접합 조인트에서는 접착제 층의 점진적인 파손이 발생하였다. 접착제의 재료 및 접합 강도가 상대적으로 강한 필름 접착제의 동시성형 조인트는 갑작스런 층간분리 파손이 발생하였으며 이차 접합 조인트보다 더 낮은 파손 강도를 나타내었다. 이차 집합 조인트에서 층간분리 파손이 발생하지 않은 것은 접착제 층에서의 균열 진전 및 점진적 파손이 층간분리 파손을 방지한 것으로 보인다. 따라서 복합재료 접합 조인트의 파손 강도는 접착제의 재료 강도 또는 접착 성능과 항상 비례하지 않으며 이것은 복합재료가 층간 분리 파손에 약하기 때문이다.

• Composites Research
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• 제18권1호
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• pp.1-9
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• 2005

본 논문에서는 복합재료 접합 조인트의 다양한 파손 모드를 고려하여 파손 강도를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 제시된 방법에서는 접착제의 탄성-완전 소성 재료 모델과 층간분리 파손 식을 이용해 접착제 파손 하중과 복합재료 부재의 층간분리 파손 하중을 동시에 계산하였다. 제시된 방법을 유한요소해석에 도입하여 복합재료 Single-Lap 접합조인트의 파손 예측을 수행하였으며 시험결과와 비교하였다 이를 통해 본 방법이 다양한 접합 방법에 따른 실제적인 파손모드 및 파손 하중을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한 접착제의 유효강도(또는 접착 성능) 및 소성거동이 복합재료 접합 조인트의 파손 특성에 미치는 영향을 수치적으로 평가하였다. 이를 통해, 복합재료 접합조인트의 파손 강도는 접착제의 접착 성능과 항상 비례하지 않으며 층간분리 파손과 접착제 파손이 동시에 발생하도록 하는 것이 접합 조인트의 강도를 최대로 향상시킬 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제20권6호
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• pp.8-14
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• 2007

스킨-보강재 시편 시험을 통해 스킨과 보강재의 분리 파손 특성을 살펴보고 접합방법, 보강재 단면 및 이차 접합 파라미터의 영향을 조사하였다. 본 시험 결과와 이전 시험[1]의 결과를 종합해 볼 때, 보강패널의 스킨-보강재 분리 파손 강도를 판단하는 기준으로 스킨-보강재 시편의 파손 변위를 이용하는 것이 타당하며 동일한 접합 방법을 사용할 경우, closed형 보다 open형 보강재를 사용하는 것이 복합재 보강 패널에서 스킨과 보강재의 분리파손을 방지하는데 유리함을 알 수 있었다. 접합방법으로는 이차접합 및 접착제를 사용한 동시성형이 좋은 파손 강도를 보였으며 접착제 없는 동시성형이 가장 나쁜 파손 강도를 나타내었다. 파손 모드는 이차접합 시편은 주로 계면 파손이 발생하였으며 동시성형 시편은 복합재료의 층간분리 파손이 발생하였다. 이차 접합 시편에서는 접착제 두께가 작을수록 높은 파손 강도를 보였다. Fillet은 시편의 강도에 영향을 미치지 않았다. 표면 조도의 영향은 open형 및 closed형 시편이 다르게 나타났다.

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.45-53
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• 2003

본 논문에서는 이차 본딩으로 접착된 복합재료-복합재료 Single-Lap 조인트 시편에 대해 인장 시험 및 수치해석을 통해 그 파손 특성을 조사하였다. 시편시험에서는 시험 중에 CCD 카메라 및 AE 센서를 이용해 초기 균열의 발생 및 진전양상에 대한 시험적인 관찰을 수행하였다. 시편에 대해 기하비선형 유한요소해석 및 VCCT(Virtual Crack Closure Technique)기법을 이용해 시편의 거동 및 변형율에너지방출률을 계산하고 세 가지 관찰된 초기 균열 모드에 대해 파손강도를 계산하였다. 인장시험에서 초기 균열은 모서리 계면 균열, 측면 계면 균열 및 층간 분리 균열의 세 가지 형태로 최종 파손의 60∼90% 하중에서 발생하였다. 주된 파손 모드는 접착제 계면 파손(adhesive failure) 및 적층판의 첫 번째 및 두 번째의 층간 분리 파손이었다. 두꺼운 접착제 층을 갖는 시편들은 초기균열이 낮은 하중에서 발생하였지만 균열진전에 대한 저항성 및 파손하중은 높게 나타났다. 층간분리파손은 주로 두꺼운 접착제의 경우에 발생하였다. 세 가지 초기 균열 모드에 대해 변형률에너지방출률은 Mode I의 G값이 Mode II의 G값보다 크게 계산되었다. Mode I 및 전체 G값은 측면 계면 균열, 모서리 계면 균열, 층간분리 균열의 순서로 크게 계산되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1115-1122
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• 2010

본 논문에서는 샌드위치-적층판 단일겹침 접착 조인트의 정적강도를 시험을 통해 연구하였다. 접착제의 두께(3종류 : 0.2, 2, 4 mm)와 환경조건(2가지 : 상온, 고온흡습)을 변화시키면서 총 38개의 시편을 제작하여 시험을 수행하였다. 시험 결과, 접착제의 두께가 0.2mm에서 2 mm 와 4 mm로 증가함에 따라 체결부의 파손강도가 각각 16% 와 30% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 반면 고온흡습 환경에서의 파손강도는, 접착제의 두께가 0.2mm인 경우를 제외하면, 접착제의 열화현상이 적층판과 샌드위치 면재의 층간분리 혹은 층내분리 파손을 지연시켜, 상온건조 환경에 비해 약 12% 가량 높게 나타났다. 접착제의 두께가 얇은 0.2 mm의 경우 시험환경의 효과는 나타나지 않았다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

스카프 접착 조인트를 마이크로 볼트로 보강하였을 때, 볼트의 보강효과를 얻을 수 있는지를 시험으로 연구하였다. 스카프 형상에 따른 조인트 보강효과를 확인하기 위해 3가지 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)를 고려하였다. 접착면적에 따른 핀의 밀도를 동일하게 유지하기 위해, 1/10, 1/20, 1/30 스카프비를 가지는 조인트에 각각 16, 32, 48개의 볼트를 보강하였다. 기준값을 획득하기 위해 접착제로만 체결된 조인트와 마이크로 볼트만 사용한 조인트에 대한 시험도 수행하였다. 시험 결과 접착제만 적용한 경우, 각 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)에 따른 파손하중은 29.7, 39.6, 44.8 kN로 나타났다. 마이크로 볼트로 보강한 경우 파손하중은 스카프비에 따라 각각 28.4, 37.2, 40.1 kN으로 나타났는데, 순수 접착 조인트 파손하중의 96, 94, 90%에 해당한다. 마이크로 볼트만 사용한 경우, 파손하중은 접착 조인트 인장강도의 13-25%에 불과하였다. 스카프비 1/10 조인트의 피로시험 결과 접착제와 볼트를 동시에 사용한 하이브리드 조인트의 피로강도가 접착제만 사용한 경우의 피로강도보다 증가하였지만, 증가율은 2-3%로 미미하였다. 본 연구를 통해 박리응력이 파손의 주원인이 되는 구조물에서와 달리, 전단응력이 파손의 주원인이 되는 스카프 조인트의 경우 마이크로 볼트의 보강효과는 나타나지 않는 것을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.151-156
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• 2018

본 연구에서는 CFRP와 금속 또는 비금속을 접착제로 접합시켜 이 재료에 대한 파손 연구를 수행하였다. 그 해석 조건으로는 DCB 시험편을 이용하여 시험편의 상부에는 CFRP, 시험편의 하부에는 금속 또는 비금속 재료로 지정하였고 두 상부와 하부 사이를 구조용 접착제로 부착하는 것을 묘사하였다. 이 해석 결과로는 알루미늄으로 접착된 시험편에서 가장 작은 등가응력 보였고 티타늄을 사용하였을 때 박리된 CFRP시험편에서의 최대 전단응력은 가장 낮음을 보였다. 결론적으로 티타늄을 사용하였을 때 시험편의 변형이 가장 작은 것을 알 수 있었고 본 연구 결과를 토대로 접착제를 이용한 접착 계면의 파손데이터를 실생활에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.111-118
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• 2010

복합재료 구조물에서 조인트 부위는 매우 취약한 부분이다. 본 논문에서는 후판 알루미늄-알루미늄 조인트 및 복합재-알루미늄 조인트를 접착제로 접합하여 제작한 다음, 인장실험을 수행하여 파손형태를 고찰하였다. 또한, 항복 변형률에 기초한 수정 파손영역 이론을 제안하였으며, 파괴모드별 파손하중과 상호 비교하였다. 후판 알루미늄-알루미늄 조인트와 복합재-알루미늄 조인트의 파손강도를 동일한 파손기준값을 적용하여 예측하였으며, 제작된 14종류의 시편에서는 최대 19.3% 오차범위 내에서 파손강도를 예측할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.34-42
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• 2007

본 논문에서는 탄소 복합재와 알루미늄으로 구성된 이종재료 단일겹침 접착 체결부에서, 파손하중에 영향을 미치는 주요인자들의 효과를 실험적으로 연구하였다. 실험을 위해 접착압력 4가지(2, 3, 4, 6기압), 겹침길이 6가지(15, 20, 25, 30, 35, 40 mm), 모재 두께 2가지(1.58, 3.01 mm)에 대한 시편 총 66개를 제작하였다. 실험 결과 접착제 FM73에 대해 제작사에서 제시한 접착압력은 약 3기압이었지만 본 연구에서 사용한 이종재료 접착의 경우, 최소 4기압 이상의 접착압력이 필요함을 확인하였다. 겹침길이를 증가시킬 경우 파손하중이 증가하지만 접착부의 폭과 길이의 비가 1을 넘어갈 경우 접착강도 즉 단위 접착면적당의 파손하중의 증가는 크지 않았다. 모재의 두께도 접착부 파손하중 및 강도에 큰 영향을 미쳤으며 모재의 두께가 약 2배로 증가할 때 접착강도는 $12{\sim}32%$까지 증가하였다. 접착부의 파손은 대부분 복합재 모재의 층간분리 형태로 발생하였으며, 접착압력이 높아질수록, 접착길이가 길어질수록 층간분리가 발생하는 위치가 적층판 내부로 깊게 확대되는 경향이 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권3호
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• pp.204-211
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• 2007

연구에서는 5가지의 접착길이를 갖는 탄소 복합재-알루미늄 단일겹침 체결부에 대한 실험을 통해 단일겹침 접착 체결부의 파손양상 및 강도를 연구하였다. 시편은 필름 형태의 접착제인 FM73m을 사용하여 이차접착으로 제작하였다. 실험 결과, 이종재료 접착 체결부의 강도는 금속-금속 체결부의 강도보다는 낮고, 복합재-복합재 체결부의 강도보다는 높게 나타났다. 접착길이 대 폭의 비가 1보다 작은 경우, 접착길이의 증가가 강도 저하에 미치는 영향이 컸지만, 접착길이 대 폭의 비가 커질수록 접착길이의 효과는 줄어드는 것으로 나타났다. 모든 시편은 최종적으로 층간분리의 형태로 파손되었다. 따라서 고강도 접착제를 사용한 체결부의 강도향상을 위해서는 적층판의 층간분리 파손을 지연시킬 수 있는 설계가 중요할 것으로 판단된다.