• Steel and Composite Structures
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• 제35권3호
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• pp.439-447
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• 2020

This paper presents two sets of full three-dimensional thermoelastic finite element analyses of superimposed thermo-mechanically loaded Spar Wingskin Joints made with laminated Graphite Fiber Reinforced Plastic composites. The study emphasizes the influence of residual thermal stresses and material anisotropy on the inter-laminar delamination behavior of the joint structure. The delamination has been pre-embedded at the most likely location, i.e., in resin layer between the top and next ply of the fiber reinforced plastic laminated wingskin and near the spar overlap end. Multi-Point Constraint finite elements have been made use of at the vicinity of the delamination fronts. This helps in simulating the growth of the embedded delamination at both ends. The inter-laminar thermoelastic peel and shear stresses responsible for causing delamination damage due to a combined thermal and a static loading have been evaluated. Strain energy release rate components corresponding to the Mode I (opening), Mode II (sliding) and Mode III (tearing) of delamination are determined using the principle of Virtual Crack Closure Technique. These are seen to be different and non-self-similar at the two fronts of the embedded delamination. Residual stresses developed due to the thermoelastic anisotropy of the laminae are found to strongly influence the delamination onset and propagation characteristics, which have been reflected by the asymmetries in the nature of energy release rate plots and their significant variation along the delamination front.

• Wind and Structures
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• 제16권3호
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• pp.241-248
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• 2013

The wind turbine blade is a very important part of the rotor. Extraction of energy from wind depends on the design of blade. In this work, the analysis is done on a blade of length 38.95 m which is designed for V82-1.65 MW horizontal axis wind turbine (supplied by Vestas). The airfoil taken for the blade is NACA 634-221 which is same from root to tip. The analysis of designed blade is done in flap-wise loading. Two shapes of the spar are taken, one of them is of square shape and the other one is combination of square and cross shape. The blade and spar are of the same composite material. The Finite element analysis of designed blade is done in ANSYS. This work is focused on the two segments of blade, root segment and transition segment. Result obtained from ANSYS is compared with the experimental work.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.422-422
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• 2009

This paper describes the structural design of small wind turbine blade by using design of experiments. Blade structure consists of skin, spar and foam. The materials for skin and spar are a kind of Glass/Epoxy and form is polyurethane. It has 7 lay-ups with different ply angle. A factorial design is applied to design the ply angles considering manufacturing constraints and to investigate the safety factor which is calculated by structural analysis. In order to perform the structural analysis, the commercial software ABAQUS is used. Tsai-Wu failure criterion is chosen to compute safety factor. The determination of the significance of effects in the experiments is made through the analysis of variance. The results show that ply angle at skin affects the safety factor of wind turbine blade. And from this result, optimal ply angles of composite blade are achieved.

• Composites Research
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• 제29권5호
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• pp.315-320
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• 2016

일반적으로 항공기 복합재 구조물은 고압의 오토클레이브(Autoclave)를 이용하여 제작하고 있으나 제작 가능한 크기가 제한적이고 고가라는 단점이 있다. 최근 전통적인 오토클레이브 공정을 대체하기 위해 Out-of-Autoclave(OoA) 공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 최근에 개발된 OoA 프리프레그는 오븐에서 경화가 가능하기 때문에 장비 투자비와 경화 비용이 낮을 뿐만 아니라 오토클레이브 프리프레그와 유사한 품질을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나 OoA 공정은 낮은 압력 때문에 복잡한 형상의 부품을 결함없이 제작하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 최신 OoA 프리프레그를 이용하여 Skin-Spar-Rib 일체형 복합재 부품을 제작하고 단면 관찰 결과를 통해 기존 오토클레이브 공정의 대체 가능성을 판단하고자 한다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.147-152
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• 2020

본 연구에서는 스파/스킨 복합재 일체형 구조물 시편 제작을 통해 구조물 형상에 의한 국부적인 내부압력 구배 및 표면접착필름 적용 조건에 따른 복합재 내부 기공의 거동에 대하여 실험적으로 평가하였다. 표면접착 필름과 탄소섬유 프리프레그 소재의 점도특성 및 열분석 비교를 통해 경화특성 및 속도 차이를 확인하였다. 그리고 스파/스킨 일체형 구조물 시편을 표면접착필름 적용 조건에 따라 2가지 유형으로 성형 제작하여 표면상태검사, 비파괴 검사 및 파괴 검사를 통하여 검증하였다. 표면접착필름이 전체 표면에 적용된 시편#1의 경우 내부구조에 의한 압력 구배가 발생하고 이로 인해 낮은 압력이 적용되는 부위에서 형성된 기공들이 먼저 경화된 표면접착필름에 막혀 배출되지 못함을 확인할 수 있었으며, 표면접착필름이 적용되지 않아 탄소섬유 프리프레그가 전면 노출된 시편#2에서는 내부 기공이 완전히 배출됨을 볼 수 있었으며 미리 경화된 표면접착필름이 내부 기공 이동 및 배출에 있어서 차단막(Barrier film)으로 작용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.190-193
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• 2005

The purpose of the present study is to design a 500W-class micro scale composite wind turbine blade. The blade airfoil of FFA-W3-211 was selected to meet Korean weather condition. The skin-spar-f Dam sandwich type structure was adopted for improving buckling and vibration damping characteristics. The design loads were determined at wind speed of 25m/s. and the structural analysis was performed to confirm safety and stability from strength. buckling and natural frequency using the finite element code. NISA II [6]. The prototype was manufactured using the hand-lay up method and it was experimently tested using the sand bag loading method. In order to evaluate the design results. it was compared with experimental results. According to comparison results. the estimated results such as compressible stress. max tip deflection natural frequency and buckling load factor were well agreed with the experimental results.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.91-94
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• 2004

A cyclocopter with the cycloidal blades system can be the type of UAV which can combine the high-speed characteristics of the conventional airplane with the low-speed characteristics of the helicopter. The cycloidal blades system, which can be described as a horizontal rotary wing, offers powerful thrust levels, and a unique ability to change the direction of the thrust almost instantly. Rotor blades are designed to withstand tremendous transverse centrifugal loadings, and responding to a number of aerodynamic harmonic vibratory forcing frequencies. To reduce the weight and increase the strength, the blades are made of composite materials. The blades consist of the skin, spar, and trailing stiffener. In this study, static and dynamic behaviors of cyclocopter rotor blades are analyzed by using MSC/NASTRAN.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.149-156
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• 2007

본 연구에서는 한국의 차세대 해양 운송 시스템 구축의 일환으로 개발 중인 소형 위그선의 주익 및 수평 미익의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 구조안정성과 경량화를 위해 스킨-스파-폼 샌드위치 구조를 채택하였으며 탄소/에폭시 복합재료를 주로 적용하였다. 구조 안전성 및 안정성 평가를 위해 상용 유한 요소 코드인 NASTRAN을 활용하였으며 단계별 구조 설계 변경을 통해 최종 설계 요구 조건을 만족시켰다. 또한 동체와 연결 부위는 용이한 장탈착과 20년 이상의 피로 수명을 보장할 수 있도록 8개의 고강도 볼트를 이용한 삽입 볼트 형태의 구조를 채택하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.1-9
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• 1998

풍력에너지는 자연의 에너지를 이용하므로써 환경문제와 경제적 측면에서 다른 대체 에너지보다 훨씬 유리하여 세계 여러 나라에서 각광을 받고 있다. 경제적인 이유로 풍력발전을 위한 회전날개가 대형화 되고 있으며, 경량화를 위해 복합재 구조등의 첨단 항공기술이 적용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 500㎾급 중형 풍력 발전시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력 성능을 갖는 경량화 복합재 회전날개의 개선 설계를 수행하였다. 회전날개의 경량화를 위해 기 설계된 쉘-스파 구조물을 쉘-스파-샌드위치 구조물로 설계를 수정하였고, 배선형 해석을 통해서 경량화에 따른 대변형 문제를 검토하였으며, 파괴응력보다 낮은 상태에서 발생되는 국부좌굴에 의한 구조물의 안전성을 검토하였다. 또한, 허브의 금속재 삽입부분의 전단핀에 의한 핀 홀 주위의 응력해석을 수행하여 충분히 안전함을 확인하였고, 수정 설계된 구조물이 운용구간내에서 공진이 발생하지 않음을 확인하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제1권1호
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• pp.92-102
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• 2000

In this study, the 750kW medium scale composite blade for the horizontal axis wind turbine system was designed and manufactured, and it was tested and evaluated by the specific structural test rig. In the test, it was found that local bucklings at the trailing edge of the blade and excessive deflections at the blade tip were happened. In order to solve these problems, the design of blade structure was modified. After improving the design, the abrupt change of deflection at the blade tip was reduced by smooth variation of the spar thickness and the local buckling was removed by extending the web length. The modified design was analyzed by the FEM, the safety and stability of the blade structure. And Fatigue life over 20 years was confirmed by using S-N linear damage method, Spera's method, etc.