• 한국철도학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.92-99
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• 2000

Composites are very useful material for light train carbody due to its high specific strength and lightweight characteristics. The composites, called 3-D board, are developed with a special stitching method. In this process, the glass fiber fabrics of skin material and foam core material are stitched together with glass fiber thread. The glass thread in Z-axis turns into FRP form. The conventional delamination problem can be solved with 3-D sandwich structure. In addition, with the lower density of foam, the weight of the panel and the operation expenses can be highly reduced. To evaluate the usefulness of the 3-D board, the double-deck light train carbody is studied. The stress analyses are carried out under various loads and boundary conditions with FEM Code, ANSYS. On comparing with the aluminum carbody, 3-D board carbody can be reduced by about 2 ton for the total weight of carbody.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권4호
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• pp.519-529
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• 2022

Sandwich structures with the superior mechanical properties such as high stiffness and strength-to-weight ratio, good thermal insulation, and high energy absorption capacity are used today in aerospace, automotive, marine, and civil engineering industries. These structures are composed of moderately stiff, thin face sheets that withstand the majority of transverse and in-plane loads, separated by a thick, lightweight core that resists shear forces. In this research, the finite element technique is used to simulate a sandwich panel with a truss core under axial compressive stress using ABAQUS software. A review of past experimental studies shows that the bondline between the core and face sheets plays a vital role in the critical failure load. Therefore, this modeling analyzes the damage initiation modes and debonding between face sheet and core by cohesive surface contact with traction-separation model. According to the results obtained from the modeling, it can be observed that the adhesive stiffness has a significant influence on the critical failure load of the specimens. To achieve the full strength of the structure as a continuum, a lower limit is obtained for the adhesive stiffness. By providing this limit stiffness between the core and the panel face sheets, sudden failure of the structure can be prevented.

• 한국생산제조학회지
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• 제26권2호
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• pp.185-192
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• 2017

In this paper, we reviewed major design parameters for a solid type of deployable antenna and its structural design. We performed modal analysis for a single reflector panel made of aluminum and CFRP (carbon fiber reinforced plastic) to confirm the appropriateness of selected materials. We then predicted the elastic modulus of CFRP using the principles of unidirectional composite elasticity stiffness predictions such as the ROM (Rule of Mixture) and HSR (Hart Smith 10% Rule). To optimize the shape of the antenna reflector, a structural stiffness analysis was performed using derived numerical optimization factors. Six structural stiffness analyses were performed using the constructed experimental design method. The resulting optimal shape conditions are proposed to meet the structural stiffness requirements while minimizing weight.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.60-68
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• 2019

본 논문은 실내 공간구획에 사용되는 경량칸막이 복합벽체의 가열온도에 따른 이면부로의 전도 열전달 특성에 관한 연구이다. 경량칸막이 벽체로 일반적으로 사용되고 있는 복합재료로 구성된 스터드 칸막이, SGP 칸막이, 샌드위치 패널, 우레탄폼 패널, 그라스울 패널을 실험시료로 선정하고, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$의 가열온도를 하단부 표면에 1800 s 동안 인가하여 상단부 표면인 이면부로의 전도 열전달 특성을 분석하였다. 실험결과 가열온도가 최대 $500^{\circ}C$로 인가됨에 따라 최대 이면온도는 스터드 칸막이 $51.6^{\circ}C$, SGP 칸막이 $63.6^{\circ}C$, 샌드위치 패널 $317.2^{\circ}C$, 우레탄폼 패널 $124.9^{\circ}C$, 그라스울 패널 $42.2^{\circ}C$로 측정되었다. $500^{\circ}C$에서의 최대 전도 열전달율은 스터드 칸막이 17.16 W, SGP 칸막이 18.39 W, 샌드위치 패널 136.65 W, 우레탄폼 패널 14.34 W, 그라스울 패널 5.57 W로 측정되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.86-94
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• 2021

PCB 기반 전개형 태양전지판은 경량화 및 전기적 연결의 용이성으로 주로 큐브위성에 사용되나, 태양전지판의 면적이 증가할수록 발사환경에서 유발되는 굽힘거동이 증가하기 때문에 태양전지셀의 구조건전성 보장에 한계가 있다. 종래에는 태양전지판의 강성증가를 통해 굽힘거동을 최소화하고자 알루미늄 및 복합재 기반의 보강재를 또는 태양전지판을 적용하였지만, 태양전지판의 부피 및 무게 증가로 제한적인 설계요구조건을 가진 태양전지판의 단점으로 작용한다. 본 연구에서는 점탄성 테이프로 다층 박판을 적층하여 고댐핑 특성 구현이 가능한 6U 규격의 고댐핑 적층형 태양전지판을 제안하였다. 제안된 태양전지판의 기본특성파악을 위해 자유감쇠시험을 수행하였으며, 인증수준의 발사진동시험을 통해 설계유효성을 입증하였다. 또한, 시험결과를 토대로 일반 PCB 태양전지판과 고댐핑 적층형 태양전지판의 진동특성을 예측하고 비교분석을 수행하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권4호
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• pp.308-313
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• 2014

최근 주거건축물의 장수명화를 위해 건축물을 내부공간구성을 벽식구조에서 라멘구조로 변화하면서 경량복합패널의 사용이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 염화마그네슘 첨가율에 따른 산화마그네슘 경화체의 공학적 특성을 연구하여 경량복합패널의 표면재로 사용하기 위한 기초적 자료로 사용하고자 한다. 실험결과, 염화마그네슘 첨가량이 증가함에 따라 유동성은 증가되었으며, 공기량은 감소하였고, 초결과 종결은 느려졌다. 휨강도와 압축강도에서는 염화마그네슘 첨가율 40%의 시험체가 가장 높은 강도를 발현하였으며, 흡수율의 경우 염화마그네슘 첨가율 20%의 시험체가 가장 낮은 흡수율을 나타내었다. 길이변화에서는 염화마그네슘 첨가율이 증가함에 따라 팽창양이 증가하는 경향을 나타내었으며, 미시구조를 관찰한 결과 바늘형상의 수화생성물을 볼 수 있었다. 이 수화생성물이 광물성 섬유조직 형태를 가지고 있어 높은 휨강도를 발현한 것으로 판단되며, 또한 팽창의 원인으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제15권6호
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• pp.951-972
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• 2015

The focus of the present study is to investigate both local and global behaviour of a precast concrete sandwich panel. The selected prototype consists of two reinforced concrete layers coupled by a system of cold-drawn steel profiles and one intermediate layer of insulating material. High-definition nonlinear finite element (FE) models, based on 3D brick and 2D interface elements, are used to assess the capacity of this technology under shear, tension and compression. Geometrical nonlinearities are accounted via large displacement-large strain formulation, whilst material nonlinearities are included, in the series of simulations, by means of Von Mises yielding criterion for steel elements and a classical total strain crack model for concrete; a bond-slip constitutive law is additionally adopted to reproduce steel profile-concrete layer interaction. First, constitutive models are calibrated on the basis of preliminary pull and pull-out tests for steel and concrete, respectively. Geometrically and materially nonlinear FE simulations are performed, in compliance with experimental tests, to validate the proposed modeling approach and characterize shear, compressive and tensile response of this system, in terms of global capacity curves and local stress/strain distributions. Based on these experimental and numerical data, the structural performance is then quantified under various loading conditions, aimed to reproduce the behaviour of this solution during production, transport, construction and service conditions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1335-1343
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• 2012

논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.342-346
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• 2016

경량화 소재 중 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 카본 섬유를 이용한 섬유구조물이다. 카본과 플라스틱의 특성을 갖는 복합소재이다. 섬유구조는 섬유방향으로 큰 강도를 갖는다. 이러한 경량 소재인 CFRP로 가장 많이 사용되는 것은 직조된 CFRP이다. 직조된 CFRP는 단방향 CFRP에 비하여 구조가 안정적이기 때문이다. 단직조된 CFRP는 고가이다. 따라서 본 연구는 단방향 CFRP의 섬유 구조 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 적층각도 [0/X/-X/0]로 X를 변수로 갖는다. X의 각도 위상이 반전되어 적층된 단방향 CFRP이다. 이러한 단방향 CFRP를 이용하여 중앙 크랙을 갖는 두께 2 mm 판재 형태의 해석 모델을 이용하였다. 해석에서는 핀으로 연결된 상부와 하부에서 하중이 가해지고 있으며 중앙 크랙부분에서 파단을 연구한다. 해석 모델은 CATIA를 이용한 3D Surface 모델로 설계하였다. CFRP 적층을 위해, ANSYS프로그램에서 ACP를 이용한 적층 방향을 결정하여 2개의 적층들을 갖는 해석 모델을 만들었다. 이후 구조해석을 진행하였다.