• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.881-887
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• 2012

섬유강화 복합재료는 금속 재료보다 비강성 및 비강도가 높아 경량화가 요구되는 산업에서 수요가 증가하고 있다. 이러한 섬유강화 복합재료는 방향성을 가진 섬유 원사를 일정한 규칙으로 배열하고 에폭시 수지와 같은 레진을 이용하여 경화한 후 사용하게 된다. 섬유강화 복합재료는 구조적인 특성상 섬유배열각도에 따라 서로 다른 재료물성을 나타내기 때문에 섬유강화 복합재료의 강도를 정확히 평가하는 것은 이들을 구성요소로 하는 복합재료 구조물의 설계 또는 파괴에 대응한 설계에서 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 평직 탄소섬유강화 복합재료 적층판을 대상으로 섬유배열각도($0^{\circ}/90^{\circ}$, $30^{\circ}/-60^{\circ}$, $+45^{\circ}/-45^{\circ}$)에 따른 인장시험을 통하여 정적 파괴강도를 평가하였으며, 복합재료를 구성하고 있는 섬유의 구조적인 주기성을 포함하는 Tan과 Cheng의 강도함수와 조화함수를 이용하여 섬유배열각도에 따른 평직 탄소섬유강화 복합재료의 정적 파괴강도를 예측하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.717-723
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• 2010

많은 연구자들이 평직 탄소섬유강화플라스틱에 대해서 연구해왔지만 피로 균열 진전에 관한 연구는 아직도 미지한 상태이다. 그리고 하중과 섬유 배열 각도에 따라 균열 진전 양상이 다름을 알 수 있다. 본 연구에서는 서로 다른 두 개의 섬유 배열각도($0^{\circ}$, $45^{\circ}$)에서 평직 탄소섬유강화플라스틱의 피로 균열 진전에 대해 연구하였다. 평직 탄소섬유강화플라스틱의 피로 균열 진전 테스를 하중비 0.1에 10Hz로 수행하였다. 그 시험 결과로써, 피로 균열 진전 속도(da/dN)와 에너지해방률(${\Delta}G$)과의 그래프를 도출하였고, 섬유 배열 각도에 따른 균열 진전 양상을 $0^{\circ}$의 경우에는 Mode I를 적용하였고, $45^{\circ}$의 경우에는 Mixed Mode를 적용하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권10호
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• pp.69-76
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• 2010

This study examined how the fracture toughness is affected according to the variation of the initial crack length and the fiber arranged angle using FEA method and experimental method. Therefore, the energy release rates were calculated and compared by J-integral method and VCCT(Virtual Crack Closure Technique). The results of fracture toughness test verified these results. At this time, the locus method was used in order to determine the energy release rate. When the results of FEA were compared with those of experiment, all of those decreased with the increase of angle between load and the fiber arranged direction. The decrease was due to reducing maximum load and stiffness, and the reason of reduction has been judged that the inplane shear stress.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.481-486
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• 2010

Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) 복합재료는 높은 비강성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 점점 사용이 증가하고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료는 여러 부품들의 조립을 통해 제작된다. 이러한 독립된 부품들은 볼트, 핀 등과 같은 기계적인 방법을 통해 체결된다. 볼트나 핀에 의한 hole은 구조내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인이 된다. 본 논문에서는 홀의 크기와 시험편 폭이 노치재의 파괴강도에 끼치는 영향을 평가하여 hole을 포함하고 있는 평직 CFRP 복합재료의 정하중 파괴 강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 홀 크기와 시험편 폭에 따른 점응력 조건의 특성길이를 평가하였으며, 특성길이와 노치재의 파괴강도의 관계를 확인하였다. 이를 이용하여 노치재의 정하중 파괴기준을 재정의하였다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.276-281
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• 2018

본 논문에서는 이론적인 계산 모델을 이용하여 다양한 섬유 다발 구조를 갖는 직조섬유강화 복합재의 탄성 거동을 예측하였다. 직조 복합재의 기계적 물성을 대표할 수 있는 대표체적요소 (RVE)을 설정하였으며, 직조 다발의 굴곡을 다양한 정현파 함수로 정의하였다. 고전적층이론 (CLPT)를 이용하여 영률, 전단 탄성계수, 포아송비와 같은 직조복합재의 유효물성을 예측하였다. 섬유 다발의 구조와 형태 (평직, 능직)에 따라 섬유 부피 분율을 계산하였으며 각각의 탄성 거동을 이론적인 계산 모델을 통해 예측하였다. 또한, 이론적 예측 결과의 검증을 위해 진공수지주입(VARTM) 공정을 사용하여 평직 및 능직 형태의 복합재 시편을 제작 후 물성 시험을 진행하여 실험 결과를 이론적 예측 결과와 비교하였다. 결과적으로 직조 복합재의 탄성 거동에 대한 이론적 결과와 실험 결과 간에 매우 높은 정확도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2010

최근 들어 높은 비강성, 화학적 특성 등으로 인하여 CFRP 복합재료는 여러 분야에서 많이 사용되고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료를 이용한 구조물들은 여러 개의 독립된 부재들은 볼트(bolt)나 핀(pin)과 같은 기계적인 체결방법에 의해 조립 제작된다. 이때 독립된 부재들을 하는 경우가 많은데, 이와 같은 체결법은 홀과 같은 불연속부를 부재에 형성하게 된다. 홀 등의 불연속부는 재료 내의 노치로 작용하여 정하중 및 피로하중 하에서 재료의 강도를 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 평활재와 홀 노치재를 이용하여 실험적으로 피로수명을 평가하였으며 이 결과들을 비교하여 홀 노치재의 피로수명 예측식을 제안하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제10권2호
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• pp.117-123
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• 2006

Woven fabrics composites are used as primary structural components in many applications because of their superior properties that offer high specific strength and stiffness. However, the complexity of the fabric structure makes understanding of their failure behavior very difficult. Also, laminate woven fabrics CFRP have unique failure mechanisms such as fiber bridging, fiber/matrix crack and so on. In particular, the delamination phenomenon of the composite materials is one of the most frequent failure mechanisms. So, we estimated interlaminar fracture and damage in composites using as ENF specimen by a 3 point bending test. And AE characteristics were examined for crack propagation on plain woven CFRP. We obtained the following conclusions from the results of the evaluation of the 3 point bending fracture test and AE characteristic estimation. AE counts of maximum crack length were obtained as $85.97{\times}10^4\;and\;93{\times}10^3\;for\;a_0/L=0.3$ and 0.6, respectively. Also the maximum amplitudes were over 80dB at both $a_0/L=0.3\;and\;0.6$. $G_{IIc}$ at that's $a_0/L$ ratio were obtained with $1.07kJ/m^2\;and\;3.79kJ/m^2$.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권2호
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• pp.94-101
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• 2010

Composite materials have a higher specific strength and modulus than traditional metallic materials. Additionally, these materials offer new design flexibilities, corrosion and wear resistance, low thermal conductivity and increased fatigue life. These, however, are susceptible to impact damage due to their lack of through-thickness reinforcement and it causes large drops in the load-carrying capacity of a structure. Therefore, the impact damage behavior and subsequently load-carrying capacity of impacted composite materials deserve careful investigation. In this study, the residual strength and impact characteristics of plain-woven CFRP composites with impact damage are investigated under axial tensile test. Impact test was performed using drop weight impact tester. And residual strength behavior by impact was evaluated using the caprino model. Also we evaluated behavior of residual strength by change of mass and size of impactor. Examined change of residual strength by impact energy change through this research and consider impactor diameter in caprino model.