• 대한기계학회논문집A
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• 제30권7호
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• pp.857-864
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• 2006

Various compressive specimens were fabricated using autoclave do-gassing moulding to find out the compressive characteristics of the carbon/epoxy plain weave fabric composites with respect to the bias and shear angles. The stacking angles of the bias specimens are $[0]_{10T,}\;[3]_{10T,}\;[6]_{10T,}\;[9]_{10T,}\;[12]_{10T,}\;[15]_{10T,}\;[30]_{10T,}\;[45]_{10T}$ and those of the sheared specimens are $[{\pm}37]_{10T,}\;[{\pm}32]_{10T,}\;[{\pm}28]_{10T,}\;[{\pm}22]_{10T,}$ respectively. In order to verify the effect of micro-tow structures on compressive strength and modulus of the composites, compressive test specimens of uni-directional carbon/epoxy composites with the same materials and the same stacking conditions were fabricated. The modulus and strength of both types of composite specimens were compared with the prediction results based on the CLPT and a proposed strength formula. The tow deformation and fracture modes were investigated by microscopic observation.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.74-74
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• 2012

섬유 프리프레그(Prepreg)는 강화섬유를 수지에 함침하여 B-stage로 만든 복합재료의 중간성형재료이다. 최종적으로 프리프레그를 금형에 적층하여 가열 가압하여 수지를 경화함으로써 최종제품이 완성된다. 본 연구에서는 직물형 프리프레그를 사용하였는데, 사용되는 직물형태로는 복합재료 성형공정에서 형태안정성이 우수한 평직물과 능직물이 주로 사용된다. 직물형 프리프레그를 사용한 복합재료는 작업성과 형태안정성이 우수하면서 내충격특성이 우수하여 오토바이용 헬멧, 방탄용 헬멧 등에 주로 사용된다. 프리프레그에 요구되는 주요 특성중 하나는 Tack성으로서, 성형 과정에서 프리프레그를 여러 장 적층할 때 적층된 층 간에 미끄러지지 않으면서 잘 고정되어 적층 작업을 원활하게 하는 역할을 한다. Tack성은 수지의 B-stage 경화 후의 점성 거동에 따라 변화될 수 있는 것으로 표면의 끈끈함의 정도로서 알 수 있다. Tack성은 온도에 민감하여 측정 시에 일정한 온도의 유지가 중요하다. 이러한 온도에 대한 민감성 때문에 프리프레그의 저장시 저온에서 저장하는 것이 원칙인데, 상온에 있을 경우 시간경과에 따른 Tack성 변화가 크게 나타나게 된다. 따라서 본 연구에서는 아라미드 섬유와 열경화성수지를 이용하여 프리프레그를 제조하고 이를 상온상태에서 보관 시 일정시간 경과에 따른 Tack성 변화를 알아보고자 하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.391-401
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• 1995

Several tests of the Double Cantilever Beam(DCB) were carried out for influence of the fiber orientation on the Mode I of the interlaminar fracture behavior in the Carbon/Epoxy composites. The interlaminar fracture toughness of Mode I was estimated based on the energy release rate of Mode I, $G_{I}$. The fracture toughness at crack initiation, $G_{IC}$, increases from type A to type E. The fracture toughness, $G_{IR}$ , is almost constant macroscopically for type A and type E when crack propagates. $G_{IR}$ for types B, C, D increases rapidly at the beginning of the crack growth then it decreases gradually. The fracture surface observation by SEM was also obtained the same results. Consequently the influence of the fiber orientation on the Mode I Interlaminar fracture behavior was made clear.ear.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.269-276
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• 2022

본 연구에서는 층간분리의 위험이 없는 3차원 직조방식으로 복합재 보강패널을 제작하고 좌굴하중과 고유진동수 등의 기계적 특성을 연구하였다. 보강패널의 스트링거와 외피는 일체형으로 제작하였고 T800급 탄소섬유로 만들어진 프리폼에 수지(EP2400)를 충진시키는 방식을 적용하였다. 제작된 보강판에 대하여 압축시험과 고유진동수 측정 시험을 수행하였고 유한요소해석 결과와 비교하였다. 또한 3차원 직조 구조물의 성능을 상대적으로 비교하기 위해 일방향 프리프레그와 2차원 평직(fabric)으로 동일한 치수의 보강패널을 제작하여 시험과 해석을 수행하였다. 시험값을 기준으로 일방향 프리프레그와 2차원 평직으로 제작된 보강패널의 좌굴하중은 3차원 직조 패널의 좌굴하중 대비 각각 20%, -3%의 차이를 보였다. 본 연구로부터 3차원 직조방식으로 제작된 일체형 보강패널의 좌굴하중은 일방향 프리프레그 적층 보강판의 좌굴하중보다는 낮지만 2차원 평직 보강판넬보다는 미세하게 높은 수준의 값을 보임을 확인하였다.

• 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 $1.07kJ/m^2\;and\;3.79kJ/m^2$.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.31-34
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• 2005

For the damage tolerance improvement of conventional laminated composites, stitching process has been utilized for providing through-thickness reinforcements. 2D prefonl1S were stacked with S-2 glass plain weave, and 3D preforms were fabricated using the stitching process. For the matrix system, epoxy and phenol resins were considered. To examine the damage resistance performance the low velocity drop weight impact test has been carried out, and the impact damage was examined by scanning image. CAI (Compressive After Ih1paet) tests were also conducted to evaluate residual compressive strength. Compared with 2D epoxy composites, 2D phenol composites showed drastic reduction in the compressive strength prior to impact because of the higher contents of voids. The damage area of 2D phenol composites were also larger than that of 2D epoxy composites. However, by introducing the stitching, the damage area of 3D phenol composites was reduced by 60%, while the CAI strength improvement was negligible.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.140-146
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• 2020

본 논문은 차량에 사용되는 파티션 패널을 기존의 알루미늄 소재에서 Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP)로 소재를 변경하여 경량화 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 복합재 제작에는 3가지 방법의 직조 방법(평직, 능직, 주자직)이 사용되었고, 복합재 시편을 제작하고 시험을 수행하여 물성을 도출하였다. 이를 통해 비틀림 조건에 대한 복합재 파티션 패널 해석 모델을 구성하고, Tsai-Hill 파손 기준에 따라 구조적 안정성과 시스템 강성을 평가하였다. 섬유 배향 각도와 적층 순서에 대한 설계변수를 통해, 진화론적 알고리즘을 수행하였고, 그 결과로 최적의 복합재 파티션 패널을 설계하였다. 또한, 강도 및 비강성에 대한 구조해석 결과를 기존의 알루미늄 파티션 패널과 복합재 파티션 패널를 비교하여, 경량화 가능성을 검증하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.181-183
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• 2002

The accurate permeability for preform is critical to model and design the impregnation of fluid resin in the composite manufacturing process. In this study, the in-plane and transverse permeability for a woven fabric are predicted numerically through the coupled flow model which combines microscopic with macroscopic flow. The microscopic and macroscopic flow which are flows within the micro-unit and macro-unit cell, respectively, are calculated by using 3-D CVFEM(control volume finite element method). To avoid checker-board pressure field and improve the efficiency on numerical computation, A new interpolation function for velocity is proposed on the basis of analytic solutions. The permeability of plain woven fabric is measured through unidirectional flow experiment and compared with the permeability calculated numerically. Based on the good agreement of the results, the relationships between the permeability and the structures of preform such as the fiber volume fraction and stacking effect can be understood. The reverse and the simple stacking are taken in account. Unlike past literatures, this study is based on more realistic unit cell and the improved prediction of permeability can be achieved. It is observed that in-plane flow is more dominant than transverse flow in the real flow through preform and the stacking effect of multi-layered preform is negligible. Consequently, the proposed coupled flow model can be applied to modeling of real composite materials processing.

• 폴리머
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• 제24권1호
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• pp.97-104
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• 2000

산화처리 된 평직형태의 탄소섬유와 resole 형태의 페놀수지를 7:3 중량비로 혼합하여 성형공정에 따라 탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였으며, 이를 다시 불활성 분위기에서의 탄화(100$0^{\circ}C$) 및 $CO_2$ 분위기에서 활성화(700, 800,, 900 및 100$0^{\circ}C$)시켜 PAN계 활성탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였다. 본 연구에서는, 이렇게 제조된 복합재료에 활성화 온도가 미치는 영향을 중화 적정법에 따른 pH, 표면 산도 및 표면 염기도 등의 표면성질과 BET 방법에 따른 비표면적, 기공구조 등의 흡착특성을 측정하여 고찰하였다. 또한, ASTM에 따라 시편에 걸리는 압력 손실을 측정하였다. 결과적으로, 활성화 온도는 그 표면 성질의 변화에 영향을 주어, 90$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서 시료의 표면은 점차 염기성이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비표면적, 총 기공 부피 및 기공 크기 분포도 등의 발달은 활성화 온도의 증가에 따라 점차 증가함을 쉽게 확인할 수 있으며, 그 중 활성화 온도가 90$0^{\circ}C$인 경우 가장 발달한 것으로 나타났다. 마찬가지로, 활성화 온도의 증가에 따라 시편 양 단면에 걸리는 압력손실은 점차 감소하였으며, 이것은 열처리 온도에 의한 활성탄소섬유 복합재료의 질량손실에 의한 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.26-33
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• 2007

본 논문에서는 풀아웃 하중과 전단하중을 받는 복합재 샌드위치 인써트 조인트의 강도 특성을 실험으로 연구하였다. 샌드위치의 면재는 탄소 평직, 심재는 노멕스 하니콤, 접착제는 FM73을 사용하여 동시성형으로 제작하였다. 코어의 높이와 밀도, 면재의 두께, 하중의 형태를 달리하여 10종류, 총 75개의 인써트 조인트에 대한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 풀아웃 하중에서는 코어의 높이와 밀도가 모두 파손하중에 영향을 미치지만 밀도의 영향이 상대적으로 더 크게 나타났다. 전단하중의 경우 면재의 두께가 파손하중에 결정적인 영향을 미치는 반면, 코어의 높이는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 동일한 치수의 조인트에서도, 포팅된 쎌의 수에 따라 파손하중은 달라지며, 특히 풀아웃 하중에서 그러한 특성이 현저하게 나타났다.