• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권1호
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• pp.47-56
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• 2023

Any pre-existed delamination defect present during manufacturing or induce during service loading conditions in the wingskin adherend invariably shows a greater loss of structural integrity of the spar wingskin joint (SWJ). In the present study, inter-laminar delamination propagation at the critical location of the SWJ has been carried out using contact and multi-point constraint finite elements available with commercial FE software (ANSYS APDL). Strain energy release rates (SERR) based on virtual crack closure technique have been computed for evaluation of the opening (Mode-I), sliding (Mode-II) and cross sliding (Mode-III) modes of delamination by sequential release of multi point constraint elements. The variations of different modes of SERR are observed to be significant by considering varied delamination lengths, material properties of adherends and radius of curvature of the SWJ panel. The SERR rates are seen to be much different at the two pre-embedded delamination ends. This shows dissimilar delamination propagation rates. The maximum is seen to occur in the delamination front in the unstiffened region of the wingskin. The curvature geometry and material anisotropy of SWJ adherends significantly influences the SERR values. Increase in the SERR values are observed with decrease in the radius of curvature of wingskin panel, keeping its width unchanged. SWJs made with flat FRP composite adherends have superior resistance to delamination damage propagation than curved composite laminated SWJ panels. SWJ made with Boron/Epoxy (B/E) material shows greater resistance to the delamination propagation.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.296-301
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• 2020

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였으며, 본 공법이 적용된 복합재 Single-lap joint의 정적 강도를 평가하였다. Single-lap joint 시편은 오토클레이브 진공백 공정을 사용하여 동시경화법으로 제작하였다. 복합재 시편 두께는 고정하였으며, Stitching 패턴(5×5, 7×7)과 삽입 각도(0°, 45°)를 변화시켜가며 총 5 종류의 시편을 제작하였다. 시험 결과, I-fiber stitching 공법을 적용한 시편의 파손하중은 보강하지 않은 시편의 파손하중 대비 최대 143% 증가하였다.

• 보존과학회지
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• 제33권6호
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• pp.467-483
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• 2017

본 연구에서는 문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지인 $Araldite^{(R)}$ rapid의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 분석하였다. 인장강도 및 접착강도는 $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 감소하여 내구성 및 접착특성의 미약한 열화가 발생하였다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 속(速)경화형에 비해 일반 경화형 Epoxy계 수지가 우수하여, 복원부의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 복원재료의 적절한 선택과 적용이 요구된다. $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 색차의 증가와 광택도의 감소 등 색상 및 광택 안정성은 취약하여, 향후 광학특성의 개선을 위한 안정성 향상 연구가 필요하다. 특히 접착제의 열적 특성(중량감소량, 열분해온도, 유리전이온도)은 기계적 물성 변화에 부분적으로 관여하였고, 피착재의 계면 특성 및 접착제의 기체투과특성(수분투과도)은 접착성능의 중요인자로 작용하였다. 따라서 도자기, 벽돌 및 석재와 같은 다공성 재질의 경우 항온항습에 의한 보존환경 관리가 중요하며, 옥외 전시유물의 경우 노출환경에 의한 물성 변화를 최소화할 수 있는 보존대책의 수립이 절실하다. 향후 이러한 결과는 문화재에 사용된 Epoxy계 수지의 열화속도 및 수명예측 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제31권4호
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• pp.373-386
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• 2015

본 연구는 문화재 복원용 일반 경화형 Epoxy계 수지 Araldite$^{(R)}$ AY103-1/HY956의 온도 스트레스에 의한 열화특성을 고찰하였다. 인장강도 및 압축강도는 $34{\sim}45^{\circ}C$에서 6,480시간까지 증가하여 내구성의 열화는 발생하지 않았다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 인장강도에 비해 압축강도가 우수하여, 복원 재료의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 보존처리 방침의 수립이 요구된다. 인장전단 접착강도는 $40{\sim}60^{\circ}C$에서 4,320시간까지 감소하여 접착 특성의 열화가 발생하였으나 특성 변화는 비교적 작았다. 도자기와 같은 다공성 시스템의 경우 Pore Network 등 피착재의 계면특성이 접착제의 성능 변화에 관여하므로, 항온 항습에 의한 보존 환경 관리가 중요할 것으로 판단된다. 광택도는 $34{\sim}45^{\circ}C$에서 6,480시간까지 감소하였고, 색차는 증가하여 광학 특성의 열화가 발생하였다. 광택 안정성은 우수하였으나, 색상 안정성은 취약하여, 향후 광학 특성 개선을 위한 노력이 재고되어야 한다. 특히 전시 유물의 경우 조명 및 태양 광선에 의해 대상 유물 및 복원 재료의 표면 온도 상승이 우려되므로, 노출 환경에 따른 물성 변화를 최소화할 수 있는 선제적 보존 대책이 수반되어야 한다.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• 제8권1호
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• pp.1-8
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• 2016

PURPOSE. The purpose of this study was to evaluate the efficacy of two different metal conditioners for non-precious metal alloys for the bonding of porcelain to a cobalt-chromium (Co-Cr) alloy. MATERIALS AND METHODS. Disk-shaped specimens ($2.5{\times}10.0mm$) were cast with Co-Cr alloy and used as adherend materials. The bonding surfaces were polished with a 600-grid silicon carbide paper and airborne-particle abraded using $110{\mu}m$ alumina particles. Bonding specimens were fabricated by applying and firing either of the metal conditioners on the airborne-particle abraded surface, followed by firing porcelain into 5 mm in diameter and 3 mm in height. Specimens without metal conditioner were also fabricated. Shear bond strength for each group (n=8) were measured and compared (${\alpha}=.05$). Sectional view of bonding interface was observed by SEM. EDS analysis was performed to determine the chemical elements of metal conditioners and to determine the failure modes after shear test. RESULTS. There were significant differences among three groups, and two metal conditioner-applied groups showed significantly higher values compared to the non-metal conditioner group. The SEM observation of the sectional view at bonding interface revealed loose contact at porcelain-alloy surface for non-metal conditioner group, however, close contact at both alloy-metal conditioner and metal conditioner-porcelain interfaces for both metal conditioner-applied groups. All the specimens showed mixed failures. EDS analysis showed that one metal conditioner was Si-based material, and another was Ti-based material. Si-based metal conditioner showed higher bond strengths compared to the Ti-based metal conditioner, but exhibited more porous failure surface failure. CONCLUSION. Based on the results of this study, it can be stated that the application of metal conditioner is recommended for the bonding of porcelain to cobalt-chromium alloys.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.322-327
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• 2022

복합재 체결부는 뛰어난 물성과 가벼운 구조의 수요로 널리 사용되고 있다. 하지만 두께 방향의 취약한 물성으로 인해 체결부 파손이 쉽게 발생한다. 이를 극복하기 위하여 체결부 끝단의 집중되는 응력을 완화시켜주는 Z-피닝, 스티칭 등 다양한 공법들이 적용되고 있다. Z-피닝 공법은 프리프레그의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, 스티칭 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. I-fiber 스티칭 공법은 Z-pinning 공법과 Stitching 공법을 보완한 유망한 공법이다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint 시편을 오토클레이브 진공백 성형법으로 제작하여, 모재의 두께와 스티칭 각도에 따른 인장강도 및 피로강도 특성을 평가하여, I-fiber 보강 복합재 체결부 구조물의 보강효과를 검증하였다. 실험결과, 복합재 체결부의 두께가 얇을수록 I-fiber 보강효과가 더 높게 나타났으며 I-fiber로 보강된 복합재 체결부는 파손강도에서 약 52%, 피로강도에서 약 118% 우수한 특성을 나타냄을 확인하였다.