• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권3호
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• pp.589-596
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• 2018

현대 사회에서 의식주 중에서 구조물이나 운송수단은 중요한 역할을 가진다. 만약 구조물이나 운송수단에 작은 크랙이라도 생기고 크랙이 진전되면 그 부품들이 파괴되어 큰 사고를 야기할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위한 본 연구에서는 크랙의 진전에 따른 파손 경향을 조사하기 위하여 시험편을 이용하였다. CT 시험편의 재질로는 요즘 각광받는 복합재료인 단방향 탄소섬유 강화플라스틱을 사용하였다. 시험편 모델은 단방향성 섬유로서 적층각도를 주었고 적층각도는 [60/-60/60/-60]순으로 지정하였다. 해석 조건으로는 하단부의 홀을 고정시킨후 상단부 홀을 15mm의 강제 변위를 가하였다. 본 연구 결과로는 구조용 강, 구리, 티타늄, 알루미늄 순으로 등가응력과 전단응력이 높게 나왔다. 이러한 결과는 이종재료로 만들어진 CT 시험편의 파손을 검증하는 데 유용하게 사용될 수 있다고 사료된다.

• 한국안전학회지
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• 제17권3호
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• pp.7-12
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• 2002

The object of this paper is to investigate collapse characteristics of CF/Epoxy(Carbon Fiber/Epoxy resin) composite tubes on the change of interlaminar number and fiber orientation angle of outer and to evaluate reappearance of collapse characteristics on the change of tension strength of fibers under static and impact axial compression loads. When a CF/Epoxy composite tube is mushed, static/impact energy is consumed by friction between the loading plate and the splayed fiends of the tube, by fracture of the fibers, matrix and their interface. In general, CF/Epoxy tube with 6 interlaminar number(C-type) absorbed more energy than other tubes(A, B, D-types). The maximum collapse load seemed to increase as the interlaminar number of such tubes increases. The collapse mode depended upon orientation angle of outer of CF/Epoxy tubes and loading status(static/impact). Typical collapse modes of CF/Epoxy tubes are wedge collapse mode, splaying collapse mode and fragmentation collapse mode. The wedge collapse mode was shorn in case of CF/Epoxy tubes with 0$^{\circ}$ orientation angle of outer under static and impact loadings. The splaying collapse mode was shown in only case of CF/Epoxy tubes with 90$^{\circ}$ orientation angie or outer under static loadings, however in impact tests those were collapsed in fragmentation mode. So that CF/Epoxy tube with 6 interlaminar number and 90$^{\circ}$ outer orientation angle presented to the optimal collapse characteristics.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.1-8
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• 2007

본 연구에서는 에폭시 수지조합에 따른 탄소섬유강화 복합재 프리프레그 제작 및 극저온 인장시험을 통해 극저온에서 우수한 기계적 물성을 갖는 복합재 수지조합을 제시하였다. 환경챔버를 이용하여 상온으로부터 $-150^{\circ}C$ 까지 6회의 열-하중 사이클을 수행한 일방향 복합재 시편에 대하여 $-150^{\circ}C$에서 복합재의 인장강도와 강성을 측정하였다. 또한, $-150^{\circ}C$에서 복합재의 섬유수직방향 인장물성 및 면내 전단물성과 같은 모재 지배적인 물성 측정을 통해 수지조성변화가 섬유와 모재의 계면에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, bisphenol-A 형의 에폭시와 CTBN 고무 변성 형 필러를 비교적 다량으로 함유한 수지조성을 갖는 복합재 시편이 극저온에서 우수한 기계적 물성을 보임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.82-88
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• 2009

본 연구에서는 노치 홀과 기계적 체결 홀이 탄소섬유강화 복합재의 강도특성에 미치는 영향에 대하여 연구를 수행하였다. 강도는 상온건조, 저온건조($-55^{\circ}C$)와 고온다습 조건($108.3^{\circ}C$)에서 측정하였으며, 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기계적 체결 홀에서 인장강도의 증가는 볼트에 의해서 가해진 구속으로 홀 주위의 손상을 억제함으로써, 강도를 증가시킨 것으로 분석된다. 저온($-55^{\circ}C$)에서 인장강도의 증가는 섬유와 모재의 열팽창계수 거동의 특성에 따른 취성 증가의 요인이며, 고온다습 조건($108.3^{\circ}C$)에서 압축강도 감소는 침투만 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성이 저하한 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.25-33
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• 2020

취성재료의 변형률 분포와 인장물성과의 상관관계를 분석하기 위해 변형률 분포를 가지도록 탭부분을 변형한 5개 타입-S0, SD1, SD2, SV1, SV2 - 의 탄소섬유보강폴리머(CFRP) 인장시편군을 시험하였다. 변형률 분포가 큰 SD2, SV2 의 극한응력 및 변형률이 SD1, SV1 보다 작게 나타났는데, 이는 비대칭 형상의 SD타입보다 대칭 형상의 SV의 시험결과에서 더 분명하게 나타냈다. 더불어 본 연구에서 사용한 변형률 분포를 가진 대부분의 시편의 극한 응력 및 변형률은 변형률 분포가 없는 대조군과 비교하였을 때 감소하였다. 이러한 결과는 1) 변형률계를 통해 직접 계측한 변형률의 평균값, 2) 전체변형량을 유효길이로 나눠 산정하는 환산변형률, 3) 탄성계수와 극한하중으로부터 유도하는 (극한)유효변형률을 통해 다각적으로 분석되었다. 변형률계에서 계측된 값은 국소구간 응답을 정확히 나타내지만, 전단면의 응답을 표현하는 것은 아니다. 반면, 환산변형률과 유효변형률은 전단면의 평균거동을 나타내므로, 게이지의 단점을 보완할 수 있다. 특히 유효변형률은 극한하중 부근에서 변형률계 측정값이 게이지 손상이나 비정상적 계측값 등의 원인으로 유효하지 않을 때도 실무적으로도 사용할 있는 보수적인 파단변형률을 산정할 수 있다. 이 값은 부분파단이 발생한 경우에도 사용할 수 있으며, 변형률 분포를 가지는 시편에서 합리적으로 유용하다.

• Composites Research
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• 제13권6호
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• pp.30-38
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• 2000

본 연구에서는 낙추충격 시험시스템을 제작하여 낙추의 응력파 전파 현상을 고려한 CFRP적층판의 충격흡수특성 및 충격강도를 평가하였으며, 초음파 C-스캔너를 이용하여 내부손상영역을 관찰하여 시험편의 손상면적과 흡수에너지의 상관관계를 규명하였다. 적층배향이 다른 직교이방성 시험편이 의사등방성 시험편의 충격에너지와 흡수에너지 수준을 보면 의사등방성 시험편이 흡수에너지가 높게 나타났지만, 충격에너지와 박리면적의 크기는 별 차이가 나타나지 않았으며 계면수가 많은 시험편이 충격에너지를 많이 흡수하였다. 적층수 및 적층방향이 동일한 경우, GFRP 프리프레그를 삽입한 시험편이 그렇지 않은 시험편보다 흡수에너지가 높게 나타났다.

• Design & Manufacturing
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• 제10권2호
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• pp.6-11
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• 2016

Designed patterns of slit are introduced to the uni-directional (UD) prepreg in order to enhance the formability of the carbon/epoxy composites without wrinkling and laddering. Three different types of the slit alignment along the thickness direction are applied to analyse the deformation behavior during the compression moulding process of laminates. Degrees of the slit open and the mechanical strength are evaluated based on the level of the compaction pressure in the course of forming process. Results have shown that the mechanical strength of laminates having slits could attain at least 80% of the conventional ones without slits. However, further studies are required to identify the direct relevance of the slit alignment in laminate to the mechanical properties.

• Computers and Concrete
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• 제2권5호
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• pp.389-409
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• 2005

The Finite Element Analysis (FEA) is evidently a powerful tool for the analysis of structural concrete having nonlinearity and brittle failure properties. However, the result of FEA of structural concrete is sensitive to two modeling factors: the shear transfer coefficient (STC) for an open concrete crack and force convergence tolerance value (CONVTOL). Very limited work has been done to find the optimal FE Modeling (FEM) methodologies for structural concrete members strengthened with externally bonded FRP sheets. A total of 22 experimental deep beams with or without FRP flexure or/and shear strengthening systems are analyzed by nonlinear FEA using ANAYS program. For each experimental beams, an FE model with a total of 16 cases of modeling factor combinations are developed and analyzed to find the optimal FEM methodology. Two elements the SHELL63 and SOLID46 representing the material properties of FRP laminate are investigated and compared. The results of this research suggest that the optimal combination of modeling factor is STC of 0.25 and CONVTOL of 0.2. A SOLID 46 element representing the FRP strengthening system leads to better results than a SHELL 63 element does.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.16-24
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• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.321-327
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• 2016

본 연구에서는 구조재로 널리 사용되는 일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도에 대한 시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 연구에서 사용된 복합재 적층판은 적층방법에 따라 2종류로 구분되며, 각 적층판에는 4가지의 충격에너지를 적용하였다. 충격 및 압축강도 시험은 미국재료시험협회 규격을 준수하여 수행하였으며 비파괴검사 방법인 C-Scan을 통해 충격손상을 분석하고 압축시험을 통해 충격 후 압축강도를 산출하였다. 충격 및 압축강도 해석은 복합재 섬유/기지/단층/적층판 수준의 손상과 파손을 점진적으로 예측할 수 있는 점진적 파손해석을 사용하였다. 접촉하중, 처짐, 충격손상, 압축강도 등에 대한 시험 및 해석결과의 비교로부터 해석결과의 타당성을 확인하였다.