• Composites Research
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• 제18권3호
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• pp.38-46
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• 2005

3차원 복합재료의 뛰어난 특성을 확인하기 위하여 저속충격 시험을 하였다. 복합재료의 3차원 구조는 자동적층 공정 (ATP, Automated Tape Placement)과 스티칭 (stitching) 방법으로 제조하였다. 이 방법은 일정한 폭을 가지는 탄소섬유/에폭시 프리프레그 테이프를 균일한 간격을 두고 층 별로 서로 직교 적층한 후 비어 있는 공간 사이를 케블라 섬유로 스티칭하는 성형법이다. 새로운 3차원 복합재료와 기존의 프리프레그 시트(sheet)를 사용한 2차원 복합재료와의 충격특성을 비교하기 위하여 저속충격 시험을 하였으며, C-scan에 의한 충격손상 면적 확인 및 충격 후 압축시험을 하였다. 3D 복합재는 스티칭을 하기 위한 간격으로 인하여 복합재료의 전체 섬유 체적율이 낮아졌기 때문에 충격 전 압축 강도는 2D 복합재에 비해 낮았으나 충격 후 파손면적은 약 $30-40\%$의 감소를 보였으며, 충격 전 압축 강도에 패한 충격후 압축강도 비율은 약 $5-10\%$의 증가를 보였다. 스티칭에 의해 충격 후 압축강도는 전반적으로 향상되었으나, 30J의 충격 에너지부터는 그 효과가 감소하였으며 35J 이상의 충격에서는 스티칭 효과가 없었다.

• Composites Research
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• 제15권1호
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• pp.53-60
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• 2002

본 연구에서는 내열 특성과 구조적인 특성을 갖는 탄소섬유/페놀릭 복합재 내열튜브를 필라멘트와인딩 공법에 의해 제작하고 이들의 구조적인 성능을 평가하였다. 이를 위해 내열튜브의 제작방법을 소개하고 황산용해법을 적용하여 내열튜브에서의 섬유체적비와 기공함유율을 측정하였다. 시편폭을 달리한 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 강화섬유의 연속성을 나타낼 수 있는 시편형상을 제시하였으며 공정변수를 달리한 내열튜브에서 채취된 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 내열튜브의 제작을 위한 적절한 공정조건을 결정하였다. 그리고 보증시험을 통해 수집한 음향신호의 분석을 통해 내열튜브에서의 균열진전과 파손양상을 조사하였다. 마지막으로 내열튜브 자체에 대해 보증시험과 파열시험을 수행함으로써 내열튜브 자체의 구조적인 신뢰성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.143-147
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• 2015

알루미늄 혹은 플라스틱 라이너에 탄소섬유를 감아서 성형하는 복합재 압력용기가 수소 자동차의 수소연료 탱크로 사용이 확대됨에 따라 사용 시 안전에 대한 규정 제정이 필요하며 그 규정을 뒷바침 할 수 있는 검사장비와 기술 역시 개발되어야 한다. 자동차에 장착하기 전에 제작결함 평가를 통해 수소 자동차에 장착되어야 하고, 취급 중 발생하는 이벤트에 대해서도 고속 자동화 검사를 통해 자동차 정비소의 정비인력, 즉 비파괴평가 전문가가 별도의 교육을 받지 않았어도 즉시 충격과 같은 손상을 평가할 수 있어야 한다. 위 요소는 수소자동차의 대중화를 위해 매우 중요한 기술적 허들이다. 본 연구에서는 수소연료탱크의 충격손상을 검사하는 방법으로 레이저 초음파 기술을 제안하며 충격손상을 탈 부착형 센서헤드를 가진 초음파전파영상화 시스템으로 가시화할 수 있음을 증명한다. 또한 제안한 초음파전파영상화 시스템의 성능은 수소자동차가 대중화되더라도 현장기술로 채택될 수 있음을 뒷받침한다.

• Composites Research
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• 제19권4호
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• pp.23-30
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• 2006

극저온 추진제 탱크를 개발하는 과정에서 복합재와 알루미늄 라이너를 접합하기 위한 접착제의 선택은 탱크의 안전성과도 직결된 매우 중요한 문제이다. 따라서 적합한 극저온용 접착제를 선택하기 위해 3종류의 접착필름이 선정되었으며 극저온용으로 개발된 탄소섬유/에폭시와 라이너 재료로 사용되는 알루미늄으로 구성된 양면 겹치기 조인트 시편을 제작하였다. 제작된 시편을 극저온 환경챔버를 사용하여 상온과 $-150^{\circ}C$에서 인장실험을 수행하여 각 접착제의 접착강도를 비교하였으며 파손 특성을 분석하였다. 또한 양면 겹치기 조인트 시편의 각 구성재료의 온도에 따른 기계적 물성변화를 측정하였으며 이를 이용하여 ABAQUS를 통한 유한요소해석을 수행하여 양면 겹치기 조인트 시편의 인장시험결과를 분석하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제33권6호
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• pp.439-445
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• 2016

Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composites have been widely used due to their great strength, stiffness and light weight. However, due to its anisotropy and inhomogeneous properties the machining process of CFRP composites is typically more complex than that of regular metals. Since there are many defects, such as delamination and tool wear during the machining process of CFRP composites, the optimization of this process is essential in improving the productivity. In this study, orthogonal machining of CFRP composites was performed to identify the machining characteristics of these materials. In addition, an experimental observation of delamination was investigated through the use of scanning electron microscopy (SEM). In these experiments, the cutting forces were measured and analyzed to determine the difference between machining of CFRP composites and metals. The comparison between the numerical models and experimental results was performed in terms of the maximum cutting forces.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1434-1439
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• 2004

CFRP composite materials have wide application in structure materials of airplane, ships, and aero space vehicles because of their high strength and stiffness. This paper is to study the effects of curvature and orientation angle on the penetration characteristics of CFRP laminate shell. They are staked with 8 Ply specimens [0$_2$/90$_2$]$_{s}$, [0/90$_2$/0]$_{s}$ and the stacked of outer plates degree with 12 Ply specimens [0$_3$/90$_3$]$_{s}$, [0$_2$/90$_2$/0]$_{s}$ and [90$_3$/0$_3$], [90$_2$/0$_2$/90]S. They are manufactured to varied curvature radius (R=100,150,200mm and $\infty$). They are cured by heating to the appropriate harding temperature(13$0^{\circ}C$) by mean of a heater at the vaccum bag of the autoclave. Test specimens were prepared with dimensions 100mm$\times$140mm. When the specimen is subjected to transverse impact by a steel ball, the velocity of the steel ball was measured both before and after impact by determining the time for it to pass two ballistic-screen sensor located a known distance apart. In general, kinetic energy after impact-kinetic energy before impact rised in all specimens. This study observed a fracture mode inside the specimen after a penetration test using a digital camera and it examined a fracture mode and a penetration mode to stack of outer orientation angle and curvature.rvature.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.98-104
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• 2012

본 논문에서는 척추체 간 유합용 케이지의 응력방패현상을 감소시키기 위하여 강성 차이에 대한 연구를 수행하였다. 최근 의료 임플란트 분야에서는 탄소섬유강화 폴리머를 이용하여 좋은 결과를 보여 왔다. 그러나 생체 역학적으로 이 재료에 대하여 요추체의 안정성과 골 이식재가 받는 응력에 관련한 연구는 없었다. 따라서 이전에 유효화한 요추체 (L2-L5) 비선형 유한 요소 모델을 이용하여 L4-L5 분절의 케이지의 강성 차이에 따른 효과를 알아보기 위하여 탄소섬유강화 폴리머와 티타늄 케이지를 이용한 후방 요추체 유합 모델을 만들었다. 자가골 보다 강성이 작은 탄소 섬유강화폴리머 케이지는 인접 분절의 하종판에 응력이 적게 걸리며, 골 이식재에 응력은 증가시켰다. 위의 결과로 탄소섬유강화 폴리머 케이지는 응력 방패 현상을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 골 유합률을 증가시킬 수 있다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권1호
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• pp.59-64
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• 2019

In recent years, the HP-CRTM method, which has the ability to produce carbon fiber-reinforce plastic composites at high speeds, has come into the spotlight in the automotive parts industry, which demands high productivity. Multi-axial carbon fabric, an intermediate material used in this HP-CRTM molding process, consists of layered fibers without crimp, which makes it better in terms of tensile and shear strength than the original woven fabrics. The NCF (non-crimp fabric) can form the layers of the carbon fiber, which have different longitudinal and lateral directions, and ${\pm}{\theta}$ degrees, depending on the product's properties. In this research, preforms were made with carbon fibers of ${\pm}45^{\circ}$ and $0/90^{\circ}$, which were lamination structures under seven different conditions, in order to create the optimal laminated structure for automobile reinforcement center floor tunnels. Carbon fiber composites were created using each of the seven differently laminated preforms, and polyurethane was used as the base material. The specimens were manufactured in accordance with the ASTM D3039 standards, and the effect of the NCF lamination structure on the mechanical properties was confirmed by a tensile test.

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권2호
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• pp.416-427
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• 1998

Unidirectional commingled-yarn-based carbon fiber(CF)/polyamide(PA) 6 composite was fabricated under molding pressures of 0.4, 0.6 and 1.0 MPa to study its flexural deformation and fracture behavior. Fiber/matrix interfacial bonding area became larger with an increase of molding pressure from 0.4 to 0.6 MPa. For molding pressures .geq. 0.6 MPa, good flexural performance of similar magnitudes was attained. For the fracture test, four kinds of notch direction were adopted : edgewise notches parallel (L) and transverse (T) to the major direction of fiber bundles, and flatwise notches parallel(ZL) and perpendicular(ZT) to this direction. Nominal bend strength for L and ZL specimens exhibited high sensitivity to notching. ZL specimens revealed the lowest values of the critical stress intensity factor $K_c$ which was slightly superior to those of unfilled PA6 matrix. Enlargement of the compression area for T specimens was analyzed by means of the rigidity reduction resulting from the fracture occurrence.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권6호
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• pp.1491-1498
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• 2000

In recent years, CFRP composite materials have been increasingly used in various fields of engineering because of a high specific strength and stiffness properties. Drilling is one of the most impo rtant cutting processes that are generally carried out on CFRP materials owing to the need for the structural integration. However, delamination are often occurred as one of the drilling damages. Therefore, there are needs studying for the relationships between CFRP drilling and delamination in order to avoid low strength of the structures and inaccuracies of the integration. In this study, AE signals and thrust forces were used for the evaluations of the delamination from a drilling process in [0/900]s CFRP materials. And the drilling damage processes were observed and measured by a real time monitoring technique with a video camera. From the results, we found that the relationships between the delamination from drilling and AE characteristics and drill thrust forces for [0/900]s CFRP composites. Also, we proposed the monitoring method for a visual analysis of drilling damages.