• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.936-938
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• 2017

본 논문에서는 발사체 및 무기체계의 연소관 등에 적용되고 있는 복합재의 볼트체결부에 대한 점진적 파손 해석을 수행하였다. 해석에 사용된 Hashin 파손 판정식은 복합재 파손모드에 따라 섬유 인장 파손 모드(Fiber tensile failure mode), 섬유 압축 파손 모드(Fiber compressive failure mode), 기지 인장 파손 모드(Matrix tensile failure mode), 기지 압축 파손 모드(Matrix compressive failure mode)의 4가지 모드로 고려되었으며, 이를 이용해 user subroutine인 UMAT을 개발하였다. 점진적 파손 해석을 통해 복합재 볼트체결부에 대한 파손강도를 예측 하였으며, 이를 시편 시험 결과와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제22권5호
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• pp.30-36
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• 2009

복합재 부품의 전형적인 조인트 형태를 평가하기 위해서, 2열 볼트 체결 탄소섬유강화 복합재의 파손강도와 파손 모드에 대하여 연구를 수행하였다. 연구는 상온과 고온다습 조건에서 적층과 형상을 변수로 실험적으로 수행되었다. 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 하중-변위 선도는 두 가지 형태로 관찰되었으며, 각 파손 모드는 하중-변위 선도로 특징지어진다. 고온다습 조건의 파손형태는 베어링 파손 모드이며, 베어링 파손 모드에서 파손 강도는 유효강성의 영향이 크지 않다고 분석된다. 고온다습 조건의 파손강도 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성 저하에 기인한다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.930-932
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• 2017

본 논문은 모드 I 하중하에서 곡률이 있는 복합재 적층판의 점진적 층간파손 예측에 대해 서술하였다. 곡률을 갖는 복합재 적층판의 층간파손 예측은 ABAQUS V6.13의 응집영역모델을 사용하여 수행하였다. 응집영역모델의 입력값인 층간파괴인성치는 모드 I, 모드 II, 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성 시험을 통해 도출하였다. 곡률을 갖는 복합재 적층판의 점진적 층간파손 거동은, 시험과 수치해석결과가 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.57-62
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• 2008

배관 엘보우의 내호면(intrados)의 과 내부에 국부적으로 두께 감육이 발생한 경우, 내압과 엘보우를 닫는 방향으로의 굽힘하중을 부가하여 파손 모드를 연구하였다. 탄소성해석 시 반력-변위 곡선이 세 그룹으로 나뉘므로 각 그룹의 한 경우씩을 해석하여 소성붕괴에 의한 파손모드의 차이를 확인하였다. 이를 위해 주요 부위에서 하중-국부적응력 곡선이 어떻게 변화하는지 결정하여, 이로부터 관찰된 파손모드와 비교하여 설명하였다. 감육폭이 $90^{\circ}$인 경우 배관은 엘보우 측면부터 소성붕괴가 시작되었으며, $360^{\circ}$인 경우 내호면으로부터 소성변형이 시작되어 서로 다른 파손모드를 보여주었다. 배관의 감육측정에 의한 건전성 평가 시 이와 같은 파손 모드의 차이점을 고려하여 평가를 실시하여야 한다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.101-107
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• 2021

복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.52-58
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• 2017

본 논문에서 제시한 복합재 날개 구조물의 최적설계 기법은 파손모드를 통합한 최적화 프레임 웍을 사용하여 복합재 날개 구조물의 안전율을 자동으로 계산한다. 개발된 최적화 프레임 웍은 복합재 구조물의 설계요소에 가장 큰 영향을 주는 파손모드 즉, 최초 파손모드, 좌굴 파손 모드 및 베어링-바이패스 파손을 확인하여 구축된 적층 데이터베이스 안에서 적층수를 찾아낸다. 이는 개발과정에서 수정 및 반복되는 설계 및 해석 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 설계변수는 계단형태로 이루어진 적층 데이터베이스이며 응답은 변형률, 좌굴, 볼트 주변부의 응력장이며 목적함수는 날개구조의 질량이다. 그리고 최적화 프레임 윅을 구동하는 Composite Optimizer의 해석결과를 검증하기 위하여 유한요소모델의 좌굴해석 결과와 비교하여 유효성을 검증하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.841-850
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• 2008

본 연구에서는 탄소 복합재와 알루미늄 2024-T3 단일겹침 체결부에 대해, 체결방법을 접착, 리벳, 리벳/접착 하이브리드의 세 가지로 변화시키면서 체결방법에 따른 파손하중과 파손모드를 실험을 통해 연구하였다. 세 가지 체결방법에 대해 각각 겹침길이 3가지와 적층순서 2가지, 총 82개의 시편을 제작하였다. 접착제는 FM73m, 리벳은 NAS9308-4-03을 사용하였다. 접착 체결과 하이브리드 체결에서는 겹침길이가 커짐에 따라 파손하중이 증가하였고, 리벳 체결에서는 겹침길이에 따른 파손하중 변화가 나타나지 않았다. 단순 접착 및 리벳 체결부에서는 적층순서에 따른 일관된 경향을 발견하기 어려운 반면, 하이브리드 체결부에서는 인접층의 적층각 차이가 작은 적층판을 사용한 체결부의 파손하중이 높게 나타났다. 접착 체결과 하이브리드 체결의 주된 파손모드는 층간분리이고 리벳 체결은 국부적 베어링 파손을 동반한 리벳 파손으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.32-38
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• 2009

본 연구에서는 탄소, 케블라 및 탄소-케블라 하이브리드 등 4가지 소재로 제작된 원형튜브시편에 대한 에너지 흡수능력 및 파손모드를 평가하였다. 이를 위해, 본 연구에서 일방향 프리프레그를 이용해서 원형튜브 제작하고 10mm/min의 하중속도로 준정적 압축시험을 수행하였다. 시험을 통해 취성파괴모드로 압축되는 탄소/에폭시로 제작된 튜브가 가장 우수한 에너지 흡수 특성을 보인 반면, 좌굴에 의해 압축되는 케블라/에폭시 튜브가 가장 낮은 에너지 흡수특성을 보였다. 하이브리드 [$90_C/0_K$]튜브의 경우 국부좌굴모드에 의해 에너지를 흡수했으며 우수한 압축후 구조온전성 특성을 보였다. [$90_K/0_C$] 튜브의 경우 주 파손모드는 단층굽힘모드이고 압축후 구조온전성이 확보되지 못했다.