• 대한조선학회논문집
• /
• 제38권1호
• /
• pp.99-107
• /
• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.123-128
• /
• 2009

The effects of temperature and initial crack length on the impact fracture behavior for the side plate material of FRP ship were investigated. And the effects of the counterpart roughness and sliding distance on the volumetric wear of same material were investigated as well. Impact fracture toughness of GF/PE composites displayed maximum value when the temperature of specimen is room temperature and $50^{\circ}C$, and with decreasing the temperature of specimen, impact fracture toughness decreased. Impact fracture energy of GF/EP composites decreased with increasing the initial crack length of specimen, and this value decreased rapidly when the temperature of specimen is lowest, $-25^{\circ}C$. It is believed that sensitivity of notch on impact fracture energy were increased with decreasing the temperature of specimen. With increasing the sliding distance, the transition sliding distance, which displayed different aspect on the friction coefficient and the volumetric wear loss, were found out. Counterpart roughness had a big influence on the wear rate at running in period, however the effect of counterpart roughness became smaller with sliding speed increase in. Volumetric wear loss were increased with increasing the applied load and the counterpart roughness.

• 한국안전학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.55-62
• /
• 2012

Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the flexural fracture test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the aluminum-FRP composite tests no great increase in flexural strength and flexural toughness were observed. However, flexural toughness of steel-FRP laminate composite was increased so that its behavior can be considered in the retrofit design. In addition, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions.

• 한국안전학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.54-63
• /
• 2011

Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the tensile test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the test results, both aluminum and steel-FRP laminate composite material showed increased fracture toughness. However, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions. In general, steel-FRP laminate composite showed better tensile performance in regards to the seismic retrofit purposes.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.219-226
• /
• 2020

선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00 MHz, 2.25 MHz, 5.00 MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.765-772
• /
• 2008

철근콘크리트 구조물은 일반적으로 재료적 특성에 따른 크리프 및 건조수축으로 인하여 장기변형이 발생하며, 이러한 변형으로 인한 구조물의 처짐을 허용 한계 이하로 유지시키는 것이 사용성 확보 측면에서 중요하다 할 수 있다. 노후된 RC보의 성능 개선을 위하여 다양항 보수 보강 방법이 사용되고 있으며 이중 대표적인 방법으로 FRP 외부부착 공법이 있다. 재료적인 성질이 우수한 FRP는 RC구조물의 보강 재료로써 현재 널리 사용되고 있으며, 일시적인 하중 뿐만 아니라 지속 하중 하에서도 향상된 보강 성능을 제공해야 한다. 따라서 FRP가 외부 부착된 RC 부재에 지속 하중이 작용할 때 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 영향으로 인한 시간 의존적 장기 거동을 정확히 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐 예측을 위해서, CFRP와 GFRP로 보강된 실험체를 제작하고, 25 kN의 지속하중을 470일간 가하여 시간 변화에 따른 처짐을 측정하였다. 또한, 이러한 처짐의 예측을 위하여 ACI-209 code 및 CEB-FIP code에 근거하여 크리프계수와 건조수축변형률을 산정하였으며, EMM과 AEMM을 사용한 ACI-318기준, Branson's method 그리고, Mayer's method를 사용하여 FRP가 외부 부착된 RC보의 장기 처짐을 예측하였다. 실험 결과, CFRP보 보강된 실험체가 가장 높은 장기 사용성을 보였으며, Mayer's method가 장기처짐에 대한 실험값을 가장 근사하게 예측한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
• /
• pp.121-124
• /
• 2008

FRP를 적용하는 대표적인 보강공법으로는 외부부착공법으로서, FRP Plate 또는 fiber sheet를 사용하여 노후화된 보강면에 FRP 보강재를 부착하는 형식이다. 하지만, 이러한 외부부착공법은 FRP보강재의 인장특성을 충분히 발휘하지 못하는 단점이 있다. 따라서 외부부착공법의 단점을 보완하기 위해 표면매립공법, 즉, Near Surface Mounted(이하 NSM)공법이 제안되었다. 이는 FRP 보강재를 매립함으로써 부재와 보강재의 부착 성능을 증가시킴에 따라 효율적인 응력전달 및 조기 debonding을 사전에 방지할 수 있으며, 이로 인해 FRP 보강재의 인장특성이 효율적으로 발휘될 수 있다. 효율적인 NSM 보강을 위해서는, 구조물에 가해지는 하중, 구성재료, 구조물의 기하학적 형상 등이 갖는 불확실 특성을 반영하여, 보강 후 구조물의 신뢰도를 기준으로 한 보강성능 평가가 필요하다. 본 연구에서는 노후화된 철도교 실교량 모델을 선정하여 외부하중, 재료 및 기하학적 형상의 불확실성을 Monte Carlo Simulation확률기법을 적용하여 그 분포특성을 분석한 후, NSM 보강에 대한한계상태 함수를 통해 목표신뢰도에 부합할 수 있는 휨보강비를 도출하고자 하였다. 해석결과 LS-25하중을 상회하는 내하력 증진효과를 확률분포로써 확인할 수 있었다. 따라서 확률신뢰성기법을 적용한 보강설계의 유효성을 확인할 수 있었으며, 추후 다양한 보강공법으로의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제30권1호
• /
• pp.31-46
• /
• 2019

In the present study, the various dynamic properties of MWCNT embedded fiber reinforced polymer uniform and tapered composite (MWCNT-FRP) plates are investigated. Various configurations of a tapered composite plate with ply-drop off and uniform composite plate have been considered for the development of the finite element formulation and experimental investigations. First order shear deformation theory (FSDT) has been used to derive the kinetic and potential energy equations of the hybrid composite plates by including the effect of rotary inertia, shear deformation and non-uniformity in thickness of the plate. The governing equations of motion of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement are derived by considering a nine- node rectangular element with five degrees of freedom (DOF) at each node. The effectiveness of the developed finite element formulation has been demonstrated by comparing the natural frequencies and damping ratio of FRP composite plates without and with MWCNT reinforcement obtained experimentally. Various parametric studies are also performed to study the effect of CNT volume fraction and CNT aspect ratio of the composite plate on the natural frequencies of different configurations of CNT reinforced hybrid composite plates. Further the forced vibration analysis is performed to compare the dynamic response of the various configurations of MWCNT-GFRP composite plate with GFRP composite plate under harmonic excitations. It was observed that the fundamental natural frequency and damping ratio of the GFRP composite plate increase approximately 8% and 37% respectively with 0.5wt% reinforcement of MWCNT under CFCF boundary condition. The natural frequencies of MWCNT-GFRP hybrid composite plates tend to decrease with the increase of MWCNT volume fraction beyond 2% due to agglomeration of CNT's. It is also observed that the aspect ratio of the CNT has negligible effect on the improvement of dynamics properties due to randomly orientation of CNT's.

• 한국해양공학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.69-75
• /
• 1997

A A12024-T3 plate has been reinforced with AFRP to be a Hybrid-Composite, APAL. The fatigue life of the APAL has been investigated. The effects of bonding surface, numbers of AFRP bonded and AFRP orientation on fatigue life have been compared with A12024-T3 plate. Fatigue life of APAL has been remarkedly increased compared with that of A12024-T3 plate. The fatigue life has depended on bonding surface and AFRP orientation, but no relationship could be found with numbers of AFRP laminates.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제17권5호
• /
• pp.601-621
• /
• 2014

Repairing and strengthening structural members by bonding composite materials have received a considerable attention in recent years. The major problem when using bonded FRP or steel plates to strengthen existing structures is the high interfacial stresses that may be built up near the plate ends which lead to premature failure of the structure. As a result, many researchers have developed several analytical methods to predict the interface performance of bonded repairs under various types of loading. In this paper, a numerical solution using finite - difference method (FDM) is used to calculate the interfacial stress distribution in beams strengthened with FRP plate having a tapered ends under thermal loading. Different thinning profiles are investigated since the later can significantly reduce the stress concentration. In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both beam and bonded plate. The shear correction factor for I-section beams is also included in the solution. Numerical results from the present analysis are presented to demonstrate the advantages of use the tapers in design of strengthened beams.