• Composites Research
• /
• 제33권5호
• /
• pp.288-295
• /
• 2020

섬유강화 복합재 적층판은 높은 비강성과 비강도를 가지고 있으며, 자동차 및 항공과 같은 무게에 민감한 산업에서 경량화에 유용할 것으로 기대되고 있다. 하지만 복합재 적층판의 설계는 적층 개수와 적층 순서를 모두 결정해야 하는 어려움으로 인해 설계자의 축적된 경험과 직관에 의존하는 경우가 많고, 이는 필요 이상으로 제품의 중량이 증가하는 과설계로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 주어진 하중을 견디고 최소 무게를 갖는 복합재 적층판의 최적설계를 수행하였다. 나열법을 기반으로, 복합재 적층판의 설계 지침을 만족하는 모든 경우의 적층 조합을 고려하였다. 복합재 적층판을 여러 개의 패널로 나누고, 각 패널의 응력 분포와 인접한 패널 간 연결성을 고려하여 최적의 적층 수와 적층 순서를 결정하였다. 강도를 고려하기 위해 Tsai-Wu 파손 이론으로부터 파손 지수를 최적화하였고, 압축 하중에 대해서는 좌굴 해석을 수행하였다. 적층각은 일반적으로 사용하고 있는 0, ±45, 90°를 사용하였다.

• Computers and Concrete
• /
• 제19권1호
• /
• pp.79-85
• /
• 2017

This paper summarizes the experimental study of the shear behaviour of Hybrid Fibre Reinforced Concrete (HFRC) beams retrofitted by using externally bonded Glass Fibre Reinforced Polymer (GFRP) laminates. To attain the set-out objectives of the present investigation, steel fibre of 1% and polypropylene fibre of 0.30% was used for hybrid steel-polypropylene fibre reinforced concrete: whereas for hybrid glass-polypropylene fibre reinforced concrete, glass fibre by 0.03% and polypropylene fibre of 0.03% by volume of concrete was used. In this study, 9 numbers of beams were cast and tested into three groups (Group I, II & III). Each group containing 3 numbers of beams, out of which one serve as a control beam or a hybrid steel-polypropylene fibre reinforced concrete beam or a hybrid glass - polypropylene fibre reinforced concrete beam and the remaining two beams were preloaded until shear cracks appeared up to 75% of ultimate load and then preloaded beams (damaged beams) were retrofitted with GFRP laminates at shear zone in the form of strips, as one beam in vertical position and another beam in inclined position to restrict the shear cracks. Finally, the retrofitted beams were loaded until failure and test results were compared. The experimental tests have been conducted to investigate various parameters of structural performance, such as load carrying capacity, crack pattern and failure modes, load-deflection responses and ductility relations. The test results revealed that beams retrofitted using GFRP laminates considerably increased the load carrying capacity. In addition, it was found that beams retrofitted with inclined strip offers superior performance than vertical one. Comparing the test results, it was observed that hybrid steel-polypropylene fibre reinforced concrete beam retrofitted with GFRP laminates showed enhanced behaviour as compared to other tested beams.

• 한국해양공학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.8-13
• /
• 2008

In this study, an investigation of shear wave ultrasonic technique was carried out to detect stacking orientation error for CF/Epoxy quasi-isotropy composite laminates. The ultrasonic shear wave is particularly sensitive to ply orientation and layup sequence in tire CF/Epoxy composite laminates. In the manufacturing of composite laminates, it is important that layup errors be detected in samples. In this work, an effect was mack to develop shear wave techniques that can be applied to composite laminates. During testing, the mast significant problem is that the couplant conditions do not remain the same because of its changing viscosity. The design and use of a shear ware transducer would greatly alleviate the couplant problem. A pyramid of aluminum, with isosceles triangle (two 45o angles) sides, was made to generate shear waves, using two longitudinal transducers based on an ultrasonic-polarized mechanism. A signal splitter was connected to the pulser jack on a pulser/receiver and to the longitudinal transducers. The longitudinal transducers were mounted with mineral oil, and the shear transducer was mounted with burnt honey on the bottom as a receiver. The shear wave was generated at a maximum and a minimum based on the ultrasonic-polarized mechanism. Results show it is feasible to measure layup error using shear wave transducers on a stacking of prepregs in composites.

• Composites Research
• /
• 제16권5호
• /
• pp.15-20
• /
• 2003

본 논문에서는 표면 손상을 입은 적층판의 파괴 강도를 결함이 없는 적층판의 파괴 강도와 결함이 있는 적층판의 파괴 강도를 이용하여 예측하였다. 이를 위해 고전 적층판 이론을 적용하여 적층판의 파괴 강도식을 단순화했으며 이를 표면 손상을 입은 적층판에 적용하였다. 단순화한 적층판의 파괴 강도 이론식의 검증을 위해 Lagace와 Tsai의 논문에서 측정한 데이터를 이용하였다. 또한, 표면 손상을 입은 적층판의 파괴 강도 예측식의 검증을 위해 실험을 수행하였다. 실험을 위해 표면 결함이 없는 적층판과 표면 결함이 있는 적층판을 제작하여 실험하였으며 이 결과를 예측식과 비교하였다. 시편의 섬유 방향은 인장 방향과 같은 방향으로 제작되었으며, 예측식과 실험 결과는 잘 일치하였다. 따라서 본 논문에서 예측만 표면 결함이 있는 적층판의 파괴 강도 예측식을 이용하여 복합재료가 사용되는 구조물이 표면 손상이 되었을 때 이 구조물의 파괴 강도를 예측할 수 있을 것이다.

• Composites Research
• /
• 제26권6호
• /
• pp.349-354
• /
• 2013

본 논문에서는 Carbon/Epoxy 복합재 적층판에 대하여 실사격 실험을 수행하였으며, 복합재 적층판의 흡수에너지를 예측하기 위한 개선된 방법을 제시하였다. 고속충격실험 과정에서 충격체의 질량손실을 고속카메라를 통하여 거시적으로 확인하였으며, 따라서 이를 고려하여 복합재 적층판의 흡수에너지를 계산하였다. 고속충격을 받는 복합재 적층판의 흡수에너지를 예측하기 위한 모델을 제시하였으며, 복합재 적층판의 흡수에너지는 크게 정적에너지와 동적에너지로 분류하였다. 정적에너지 계산은 섬유의 파손과 정적 탄성에너지와 관련 있는 준정적 관통실험식을 통해 구한 관통에너지를 사용하였다. 동적에너지는 변형되는 시편의 운동에너지와 손실된 파편 질량들의 운동에너지로 나뉠 수 있다. 최종적으로 충격체 질량손실을 고려하여 예측된 흡수에너지와 실험결과를 비교/분석하였다.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.124-130
• /
• 2005

In this paper, the effects of matrix hygrothermal aging and residual stress changes on $Avimid^{(R)}$ K3B/IM7 laminates in $80^{\circ}C$ water were studied. The factors causing the $80^{\circ}C$ water to degradation of the laminates could be the degradation of the matrix toughness, the change in residual stresses. After 500 hours fully saturated aging of the neat resin, the weight gain was 1.55% increase with the diffusion coefficient $7{\times}10^{-6}m^2/s$ and the fracture toughness was decreased about 41%. After 100 hours fully saturated aging of the $[+45/0/-45/90]_s$ K3B/IM7 laminates in $80^{\circ}C$ water, the weight gain was 0.41% increase with the diffusion coefficient $1{\times}10^{-6}m^2/s$ and the loss of the microcracking fracture toughness was 43.8% of the original toughness. To see whether the residual stress influenced the fracture toughness, two ply $[90^{\circ}/0^{\circ}]$ laminates were put in $80^{\circ}C$ water from 2 hours to 8 hours. The changes in residual stress in 8 hours are less than 3MPa. Because the 3MPa change is not sufficient to degrade the laminates, the main factor to degrade the microcracking fracture toughness was the degradation of the matrix fracture toughness.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.566-574
• /
• 2016

Fiber metal laminates, which are hybrid materials consisting of metal sheets and composite layers, have contributed to aerospace and automotive industries due to their reduced weight and improved damage tolerance characteristics. In this study, the impact performance of the laminates, which are comprised of a self-reinforced polypropylene and two aluminum sheets, and the pure aluminum alloy sheet material were investigated experimentally via numerical simulation. In order to compare the impact performance, the laminates and aluminum alloy were examined by assessing the impact force, energy time histories, and specific energy absorption. ABAQUS is a commercial software that is used to simulate the actual drop-weight tests. Based on this study, it is noted that the impact performance of the laminates was superior to that of the aluminum alloy. In addition, a good agreement between the experimental and numerical results can be achieved when the impact force and energy time histories from the experiments and the numerical simulations are compared.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.31-34
• /
• 2005

미세균열이 생기기 전 $80^{\circ}C$ 물속에서 침수시간이 변함에 따른 $Avimid^{R}$ K3B/IM7 복합재의 습기노화현상에 관하여 연구하였다. $80^{\circ}C$ 물속에서 복합재의 강성을 저하시키는 요인으로는 수지 강성의 저하나 잔류응력의 변화 그리고 섬유와 수지 사이의 계면 손상이다. $80^{\circ}C$ 물속에서 수지에 습기가 포화되는 시간은 500 시간이며 K3B/IM7 복합재에 습기가 포화되는 시간은 100 시간이다. $80^{\circ}C$ 물속에서 수지가 500 시간 가속노화한 후 DSC 시험을 한 결과 $T_{g}는 1\%$ 이내 증가하였으며 무게는 $1.55\%$증가하였다. $80^{\circ}C$ 물속에서 수지의 습기 포화 속도가 복합재의 습기 포화 속도 보다 빨랐다. 500 시간 노화한 후 수지의 파괴인성은 $37\%$ 저하하였으며 100 시간 노화한 후 [+45/0/-45/90]s K3B/IM7 복합재의 미세균열 파괴인성은 $28\%$ 감소하였다.

• Composites Research
• /
• 제32권6호
• /
• pp.327-334
• /
• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.23-30
• /
• 2005

미세균열이 생기기 전 $80^{\circ}C$ 물속에서 침수시간에 따른 $Avimid^(R)$ K3B/IM7 복합재의 습기노화 현상에 관하여 연구하였다. $80^{\circ}C$ 물속에서 복합재의 파괴인성을 저하시키는 요인으로는 수지 파괴인성의 저하나 잔류응력의 변화 그리고 섬유와 수지 사이의 계면 손상이다. $80^{\circ}C$ 물속에서 수지에 습기가 포화되는 시간은 500 시간이며 K3B/IM7복합재에 습기가 포화되는 시간은 100 시간이다. 수지가 500 시간 가속노화한 후 DSC 시험을 한 결과 $T_g$는 1% 이내 증가하였으며, 무게는 $7\times10^{-6}m/s^2$ 확산속도로 1.55% 증가하였다. K3B/IM7복합재에 관하여 물속에서 100시간 지난 후 무게는 $1\times10^{-6}m/s^2$ 확산속도로 0.41% 증가했다. 500 시간 노화한 후 수지의 파괴인성은 41% 저하하였으며 100 시간 노화한 후 ${[+45/0/-45/90]}_s$ K3B/IM7 복합재의 미세균열 파괴인성은 43.8% 감소하였다. 그러므로 $80^{\circ}C$ 수분노화 시험에서 복합재 적층의 파괴인성을 감소시키는 주요 원인은 수지 파괴인성의 저하라고 할 수 있다.