• 한국세라믹학회지
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• 제33권2호
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• pp.203-213
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• 1996

In this study the subcritical crack growth behavior in an Al2O3-SiCw composite has been investigated using in situ fracture technique of applied moment double cantilever beam (AMDCB) specimens indside an SEM. This technique allows the detailed observation of whisker and grain bridging in the crack wake region. The experimental results indicated that the KI-a curve was deviated from the conventional powder law form and that the existed a region where the rate of microcrack growth was decreased with increasing the externally applied stress intensity factor. This behavior could be explained by arising crack growth resistance i.e. R-curve behavior which was associated with crack shielding due to whisker and grain bridging. The R-curve was also analyzed from the KI-a curve data in order to quantify the bridging effect in the Al2O3-SiCw composite.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.239-246
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• 2009

The Mode I interlaminar fracture toughness of woven fabric carbon/epoxy and glass/epoxy composites for a train carbody was measured and FEM analysis was conducted. The woven fabric epoxy composite manufactured by hand lay-up, has high stiffness and strength, good resistance for impact, fatigue, corrosion and in-plane failure. The DCB(Double Cantilever Beam) specimen made of woven fabric epoxy composite had the size of 180mm $\times$ 25mm $\times$ 5mm and the insert of 65mm. The Mode I interlaminar toughness of specimen was measured according to ASTM 5528-01. The crack propagation behavior of the DCB specimen was simulated using FEA with cohesive elements that model the adhesive layer between woven fabric plies.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.698-703
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• 2004

In this study, mode I interlaminar fracture phenomena of carbon fabric/epoxy composite for tilting train were investigated. Specimens were 25mm $\times$ 180mm $\times$ 4.7mm with an initial artificial delamination of 65mm at one end. This delamination with the thickness of 12.5$\mu$m and 25$\mu$m (teflon film) was used. Mode I interlaminar fracture toughness was measured using the double cantilever beam and the fractured surfaces were examined through a scanning electron microscope. The experimental results obtained in this study would be applicable in the design and structural analysis of the composite structures.

• 대한기계학회논문집A
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• 제23권11호
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• pp.1886-1895
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• 1999

The delamination behavior of multidirectional carbon-fiber/epoxy composite laminates under 10NA intermediate and high rates of test, up to rate of about 11.4m s has been investigated using the double cantilever beam specimens. The mode I loading under rates above l.0m/s showed considerable dynamic effects on the load-time curves and thus higher values of the average crack velocity than that expected from a simple proportional relationship with the test rate. The modified beam analysis utilizing only the opening displacement and crack length exhibited an effective means for evaluating the dynamic fracture energy $G_{IC}$. Based on the assumption of constant flexural modulus, values of $G_{IC}$ at the crack initiation and arrest were decreased with an increase of the test rate up to 5.7m/s, but the maximum $G_{IC}$ was increased at 11.4m/s.

• 한국안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.49-54
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• 2005

Recently, many kinds of advanced composite materials have been used in various industry fields. Among them, fabric CFRP composites are being used as primary structural components in many applications because of their superior properties. However, the complexity of the fabric structure makes understanding of their failure behavior very difficult. The mechanical strength and crack propagation of plain woven carbon fiber fabric laminate composites are examined by acoustic emission(AE) method. AE signals are acquired during the tensile test and fracture tests. Thus, the relationship between AE signal and mechanical behavior curves and crack extension length are shown. Also the interlaminar fracture toughness in terms of AE characteristics are discussed in viewpoint of crack propagation behavior.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.177-185
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• 2018

섬유금속적층판은 금속과 섬유 강화 복합소재를 함께 적층한 하이브리드 재료 중 하나다. 섬유금속적층판은 계면의 접착층이 파괴되는 층간분리 현상이 발생할 수 있기 때문에 계면의 접착층에 대한 한계응력과 에너지 해방률을 실험적으로 도출해야만 한다. 하지만, 온도에 따른 에너지 해방률을 실험적으로 도출하는 과정에서 측정 장비의 사용 온도에 대한 제약을 받는다. 따라서, 본 연구에서는 Levenberg-Marquardt 기법을 기반한 역해석 기법을 사용하여 접착층에 대한 모드 I 한계응력과 에너지 해방률에 대한 예측 가능성을 확인하는 것이 목표다. 먼저, 한계응력은 접착층의 인장강도와 같다고 가정하였으며, 에너지 해방률은 DCB 시험(double cantilever beam test)을 수행하여 정의하였다. 또한, 유한요소법 기반 모델을 적용하여 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측할 수 있는 지 확인하였다. 그 후, Levenberg-Marquardt 기법을 유한요소법 기반 모델에 적용하여 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측하였다. 아울러, 본 연구에서 사용한 역해석 기법의 수렴성을 확보하기 위하여 두 가지 경우의 초기 매개변수에 대한 역해석을 추가적으로 수행하였다. 결과적으로, 본 연구에서 사용한 역해석 기법은 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 효과적으로 예측할 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.248-253
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• 2014

본 연구에서는 발포 알루미늄으로 구성된 접착 구조물에서의 접합면에 대한 파괴 특성을 조사하기 위하여 각도를 변수로 정하고 TDCB 시험편을 설계하였다. 이 시험편들은 길이는 200 mm이고 시험편에 대한 접착면의 경사 각도는 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$와 $12^{\circ}$인 네 가지로 모델링을 하였다. 이 시험편들의 실험 및 해석을 분석한 결과, 경사면 각도가 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$와 $12^{\circ}$인 경우에 시험편들의 최대 하중은 각각 약 120 N, 137 N, 154 N과 171 N으로 발생하였다. 해석의 결과 값이 실험치에 가까워져 많은 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이와 같은 연구 방법을 응용하여 실험 대신 시뮬레이션을 통하여 접착제로 접착된 알루미늄 폼으로 된 재료의 전단 거동에 관한 물성치를 효율적으로 파악할 수 있다고 사료된다.

• Advanced Composite Materials
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• 제16권2호
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• pp.95-113
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• 2007

Experimental investigations of interlaminar mechanical properties for carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates were carried out using aramid fiber ($Kevlar^{(R)}$-29 1000d) and carbon fiber (TR40-1K 612d, Mitsubishi Rayon) stitching. Various carbon fiber (CF) stitch densities were used to prepare a number of CF stitched CFRP laminates for double cantilever beam (DCB) tests. An insert tongue-type loading fixture, developed by the Japan Aerospace Exploration Agency (formerly the National Aerospace Laboratory of Japan), was also employed in the DCB test. Interlaminar tension tests were carried out under an out-of-plane directional loading using a single CF stitch thread in the CFRP laminates. The DCB test results clarified that the relationship between the volume fractions of the CF stitch thread ($V_{ft}$) and mode I critical energy release rate ($G_{Ic}$) showed a mostly linear function with a higher gradient than that of the $Kevlar^{(R)}$ stitched CFRP laminates. The CF stitched CFRP tension test results indicated that the consumption energy per unit area ($E_i$) was larger than that of $Kevlar^{(R)}$ stitched CFRP laminates.

• Composites Research
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• 제29권5호
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• pp.249-255
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• 2016

섬유금속적층판은 우수한 피로특성, 내부식성, 충격저항 등으로 인하여 항공우주산업에서 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 다구찌 기법을 사용하여 섬유금속적층판의 내부 에너지 해방률을 향상시킬 수 있는 공정 조건을 도출하는 절차에 대해 실험적 연구가 수행되었다. 내부 접착력 향상을 위한 제조공정을 도출하기 위해서, 표면처리, 접착필름의 용융점 유지시간 및 초기 압력이 서로 다르다는 조건하에서 제작한 시편들에 대해서 Double cantilever beam과 End-notched flexure 시험을 수행하였다. 시험으로부터 모드 I과 모드 II의 에너지 해방률을 측정한 후, 다구찌 기법의 망대특성에 의한 신호 잡음비를 비교하여 효율적인 제조공정을 도출하였다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.323-329
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• 2021

본 논문에서는 불균일한 접착 상태를 가지는 복합재 접착 체결 시편에 대하여 모드 I 하중에서의 파괴 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Double Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였으며 모드 I 파괴 인성을 도출하였다. 불균일한 접착 상태를 갖는 시편의 경우 안정한 균열 성장 구간과 불안정한 균열 성장 구간이 나타남을 확인하였다. DCB 시험에서 구한 하중-변위 선도와 시편의 파손 단면을 통해 각 구간의 파괴 특성을 관찰하였다. 시험에서 측정된 균열 길이를 기준으로 세분화된 구간과 각 구간의 모드 I 파괴 인성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. DCB 시험 결과와 유한요소해석 결과를 통해 불균일한 접착 상태를 가지는 시편의 파괴 거동을 모사할 수 있음을 확인하였다.