• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.151-159
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• 2022

This study discusses a hypothetical method for tracking the propagation damage of Carbon Reinforced Fiber Plastic (CRFP) components underneath vibration fatigue. The High Cycle Fatigue (HCF) behavior of composite materials was generally not as severe as this of admixture alloys. Each fissure initiation in metal alloys may quickly lead to the opposite. The HCF behavior of composite materials is usually an extended state of continuous degradation between resin and fibers. The increase is that any layer-to-layer contact conditions during delamination opening will cause a dynamic complex response, which may be non-linear and dependent on temperature. Usually resulted from major deformations, it could be properly surveyed by a non-contact investigation system. Here, this article discusses the scanning laser application of that vibrometer to track the propagation damage of CRFP components underneath fatigue vibration loading. Thus, the study purpose is to demonstrate that the investigation method can implement systematically a series of hypothetical means and dynamic characteristics. The application of the relaxation method based on numerical simulation in the Artificial Intelligence (AI) Evolved Bat (EB) strategy to reduce the dynamic response is proved by numerical simulation. Thermal imaging cameras are also measurement parts of the chain and provide information in qualitative about the temperature location of the evolution and hot spots of damage.

• 한국안전학회지
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• 제30권3호
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• pp.7-12
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• 2015

CFRP composites are used as primary structural members in various industrial fields because their specific strength and specific stiffness are excellent in comparison to conventional metals. Their usage is expanding to high added-value industrial fields because they are more than 50% lighter than metals, and have excellent heat resistance and wear resistance. However, when CFRP composites suffer impact damage, destruction of fiber and interface delamination occur. This causes an unexpected deterioration of strength, and for this reason it is very difficult to ensure the reliability of the excellent mechanical properties. Therefore, for the destruction mechanism in bending with impact damage, this study investigated the reinforcement data regarding various external loads by identifying the consequential strength deterioration. Specimens were damaged by impact with a steel ball propelled by air pressure. Decrease in bending strength caused by the tension and compression of the impact side, and depending on the lamination direction of fiber and interface inside the specimen. From the bending test it was found that the bending strength reduced when the impact energy increased. Especially in the case of compression on the impact side, as tensile stress occurred at the damage starting point, causing rapid failure and a substantially reduced failure strength.

• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.201-206
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• 2013

전기저항 측정법을 이용하여 전도성을 띄는 소재는 손상예측이 가능하다. 본 연구에서는 차량용 소재로 이용하는 폴리프로필렌(PP)를 이용할 때 재료 내부에 발생될 손상 평가법을 고안하였다. PP 내부에 전도성을 부여하기 위해 탄소나노튜브(CNT)를 0.5 wt% 삽입하여 CNT/PP 복합재료를 제조하였다. 손상 평가를 하기 위해 시편 내부에 구리선을 삽입하여 가로와 세로, 대각선 구간을 설정하여 측정하였다. 시편의 모형은 $20^{\circ}$ 휘어진 시편을 사용하였다. 동적 압축 실험에 따른 전기저항 측정을 통해 구간별로 전기저항 변화도를 분석하였다. 동적 압축 실험에 따른 구간별 전기저항 변화도의 신호는 재료 내부에 전가된 응력을 나타내는 신호이다. 전기저항 측정 구간에서 전기저항 변화도가 높은 경우는 미세 손상이 발생되었음을 의미한다. 전기저항 측정법을 이용한 동적 압축 실험에 따른 예상 손상부위와 실제 파괴 실험을 통해 본 평가 방법을 이용하여 재료 내부 미세 손상을 예측할 수 있는 방법임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.55-60
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• 2010

틸팅형 고속열차의 차체에 적용되는 하니컴 복합재 조인트 구조물의 경우 운행중 외팔보형 굽힘하중을 받게된다. 하이브리드 복합재 조인트 구조물에 대한 굽힘시험평가를 수행하기 위해 실제 틸팅열차 차체 구조물에서 조인트부를 절단 채취하여 시험편으로 제작하였다. 굽힘시험결과 시험편의 파괴거동은 정적하중과 피로하중하에서 확연히 달라짐을 보였다. 정적굽힘하중 하에서는 하니컴 코어 영역에서 전단변형과 파괴가 발생하였으며, 피로굽힘하중 하에서는 복합재 표피층과 하니컴 코어층 사이에서 계면분리가 발생하거나, 또는 금속재 언더프레임과의 용접부에서 파괴가 발생하였다. 이러한 파괴거동은 다른 산업분야에서 사용되는 유사한 구조의 하니컴 복합재 조인트 구조물에서도 발생할 수 있기 때문에, 본 실험 결과를 하니컴 복합재 조인트 구조물의 설계변수를 개선하기 위해 이용될 수 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권3호
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• pp.137-147
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• 1997

신구콘크리트 계면(접합부)의 전단강도 측정을 목적으로 보시험체를 사용한 정하중 및 피로하중의 재하실험이 수행되었다. 총 13개의 시험체중에서 정적재하실험을 통하여 5개 시험체의 전단강도를 측정하였고, 8개의 시험체는 2,000,000회 또는 3,000,000회의 반복하중을 가력한 후 전단강도를 측정하였다. 실험변수는 접합부거칠기, 전단보강철근 및 시구콘크리트간 부착력의 유무이었다. 정적재하실험에서, 접합부가 거칠면서 콘크리트간 부착력이 존재한 시험체의 경우, 평균전단강도는 $61kgf/cm^2$이었다. 유사한 조건의 시험체의 3,000,000회의 전단하중을 가력한 피로하중실험에서 접착부의 열화현상은 나타나지 않았다. 이 때 반복가력된 최대전단응력은 $20kgf/cm^2$으로 전단강도의 약 1/3수준이었다. 접합부가 거칠게 처리되지 않은 시험체와 접합부는 거칠지만 콘크리트간 부착력이 인위적으로 제거된 시험체의 경우에는 전단보강철근을 사용하여도 피로하중에 의한 접합부의 열화현상이 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권4호
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• pp.151-157
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• 2014

The degradation mechanisms of thermal barrier coatings (TBCs) were investigated in different thermal fatigue condition in terms of microstructural analyses. The isothermal and cyclic oxidation tests were conducted to atmospheric plasma sprayed-TBCs on NIMONIC 263 substrates. The delamination occurred by the oxide layer formation at the interface, the Ni/Cr-based oxide was formed after Al-based oxide layer grew up to ${\sim}10{\mu}m$ in the isothermal condition. In the cyclic oxidation with dwell time, the failure occurred earlier (500 hr) than in the isothermal oxidation (900 hr) at same temperature. The thickness of Al-based oxide layer of the delaminated specimen in the cyclic condition was ${\sim}4{\mu}m$ and the interfacial cracks were observed. The acoustic emission method revealed that the cracks generated during the cooling step. It was considered that the specimens were prevented from the formation of the Al-based oxide by cooling treatment, and the degradation mode in the cyclic test was dominantly interfacial cracking by the difference of thermal expansion coefficients of the coating layers.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권3호
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• pp.806-815
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• 1996

The interlaminar fracture behavior of woven laminates under static and cyclic loadings has been studied using DCB(double cantilever beam) specimens. The effects of surface treatment and stiching on the fracture behavior of composite laminates are investigated experimentally. Fracture toughness has been improved by surface treatment because the surface treatment can change the fracture mechanism of laminates. SCB(stitched cantilever beam) model has been proposed to quantify the effect of through-thickness resinforcement(stiching) in improving the delamination crack growth resistance. Distributed loads which are transfered to through-thickness fibers can be calculated by the SCB model. And fracture energy increase due to the distributed load can be predicted by a power function of the distributed load. A new parameter agreed well proposed predict fatigue crack growth rate. The predictions using this parameter agreed well with the experimental data.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권1호
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• pp.134-140
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• 2017

CFRP has many industrial applications due to its low weight and high strength properties. CFRP is a composite material composed of carbon fibers embedded in a polymer matrix; it provides excellent resistance to fatigue wear, corrosion, and breakage due to fatigue. It is increasingly demanded in aircraft, automotive, and medical industries due to its superior properties to aluminum alloys, which were once considered the most suitable for specific applications. The basic machining methods of CFRP are drilling and route milling. However, in the case of drilling, the delamination of each layer, uncut fiber, resin burning, spalling, and exit burrs are barriers to successful application. This paper investigates the occurrence of exit burrs when drilling holes with ultrasonic vibration. Depending on design parameters such as the point angle, the characteristics of hole drilling were identified and appropriate machining conditions were considered.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권4호
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• pp.16-23
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• 2017

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) has many industrial applications due to its low weight and high strength properties. Due to its superior properties, for example, excellent resistance to fatigue wear, corrosion, and breakage from fatigue, it has been widely applicable to aircraft, automotive, and medical industries and so on. The main machining for CFRP is drilling, and route milling. In case of drilling, the machining defects such as the delamination of each layer, uncut fiber, resin burning, spalling, and exit burrs are inevitable. The issue to remove such kind of defects is necessary to make CFRP parts successful. From this point of view, this paper investigates the removal effectiveness of machining defects existing at exit region with different type of tool geometries. Consequently, based on the experiments, the tool geometry is most impact factor to remove uncut fiber or resin.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.74-82
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• 1999

폴리 우레탄 폼 코아 샌드위치 복합재료의 정적 및 피로 특성에 대하여 연구하였다. 유리 섬유강화 스킨과 중합의 폼 코아를 갖는 비스티칭, 스티칭, 스티프너의 세 종류 시편이 사용되었다. 특히 스티칭 샌드위치 구조는 두께 방향에 대하여 폴리에스터와 유리섬유를 꼬아서 부가적인 구조 보강이 코아의 상하 표면을 통하여 꿰멘 구조로 층간분리를 최소화하기 위해 샌드위치 구조 패널을 스티칭하여 만들고 수지는 수지의 유동 온도에서 수지의 낮은 점도 특성을 이용하여 스티칭 섬유에 침투시켜 함께 경화하였다. 스티칭 섬유가 $50{\times}50{\;}mm$의 간격으로 스티칭된 시편 및 스티프너 시편의 굽힘강도는 비스티칭 시편과 비교하여 각각 50%및 10배 이상으로 향상되었다. 최대 하중의 20%크기로 $10^6$ 피로 사이클을 받은 후, 비스티칭 시편의 굽힘 피로강도는 정적 굽힘강도와 비교하여 27%까지 감소되었고, 스티칭된 시편은 39%,그리고 스티프너에 의하여 보강된 시편은 20%정도 감소되었다. 폴리우레탄 폼 코아의 에이징 효과를 입증하기 위해, 피로 시험 후 샌드위치 시편의 표면 적층의 손상은 초음파 C-scan장비를 사용하여 검출하였다. 초음파 C-scan결과로부터 피로 시험동안 손상 받은 어떤 결함도 없었다 이는 피로 사이클동안 폼 코아 샌드위치 구조에 대한 굽힘강도의 감소는 폴리우레탄 폼이 에이징되어 발생하는 것을 의미한다.