• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.7-13
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• 2014

대형구조물 설계 건설시 가장 큰 제약은 모든 건설재료에는 치수의 한계가 있다. 본 논문에서는 고전적인 보이론에 의하여 단순 지지된 비등방성 슬래브의 처짐값을 구한 후 그 값을 비교하였고, 특별 직교이방성 판이론에 의하여 콘크리트와 샌드위치 교량의 물성을 비교하여 그 결과에 따른 처짐비와 강성값을 비교하였다. 경계조건은 임의의 경계조건을 갖는 판에 대한 해석해가 없기 때문에 부득이하게 네변이 모두 단순지지 되었을 경우로 해석을 하였고 복합재료의 인장강도는 콘크리트나 강재보다 훨씬 높으므로 비교대상은 처짐으로 하였다. 즉, 철근콘크리트 슬래브보다 자중이 1/10이면서 처짐이 작은 몇 가지 형태의 샌드위치패널을 고려하였다.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.117-125
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• 2012

필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제1권2호
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• pp.279-301
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• 2008

This paper develops a 3D homogenization based continuum damage mechanics (HCDM) model for fiber reinforced composites undergoing micromechanical damage under monotonic and cyclic loading. Micromechanical damage in a representative volume element (RVE) of the material occurs by fiber-matrix interfacial debonding, which is incorporated in the model through a hysteretic bilinear cohesive zone model. The proposed model expresses a damage evolution surface in the strain space in the principal damage coordinate system or PDCS. PDCS enables the model to account for the effect of non-proportional load history. The loading/unloading criterion during cyclic loading is based on the scalar product of the strain increment and the normal to the damage surface in strain space. The material constitutive law involves a fourth order orthotropic tensor with stiffness characterized as a macroscopic internal variable. Three dimensional damage in composites is accounted for through functional forms of the fourth order damage tensor in terms of components of macroscopic strain and elastic stiffness tensors. The HCDM model parameters are calibrated from homogenization of micromechanical solutions of the RVE for a few representative strain histories. The proposed model is validated by comparing results of the HCDM model with pure micromechanical analysis results followed by homogenization. Finally, the potential of HCDM model as a design tool is demonstrated through macro-micro analysis of monotonic and cyclic damage progression in composite structures.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.388-394
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• 2016

Fiber reinforced plastic (FRP) composites have drawn increasing attentions worldwide for decades due to its outstanding properties. Stress concentration factor (SCF) as an essential parameter in materials science are critically considered in structure design and application, strength assessment and failure prediction. However, investigation of stress concentration in FRP composites has been rarely reported so far. In this study, three resource-conserving analyses (Isotropic analysis, Orthotropic analysis and Finite element analysis) were introduced to plot the $K_T^A-d/W$ curve for E-glass/epoxy composite plate with the geometrical defect of circular hole placed centrally. The plates were loaded to uniaxial direction for simplification. Finite element analysis (FEA) was carried out via ACP (ANSYS composite prepost module). Based on the least squares method, a simple expression of fitting equation could be given based on the simulated results of a set of discrete points. Finally, all three achievable solutions were presented graphically for explicit comparison. In addition, the investigation into customized efficient SCFs has also been carried out for further reference.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.429-446
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• 2009

Three-scale homogenization procedure is proposed in this paper to provide estimates of the effective thermal conductivities of porous carbon-carbon textile composites. On each scale - the level of fiber tow (micro-scale), the level of yarns (meso-scale) and the level of laminate (macro-scale) - a two step homogenization procedure based on the Mori-Tanaka averaging scheme is adopted. This involves evaluation of the effective properties first in the absence of pores. In the next step, an ellipsoidal pore is introduced into a new, generally orthotropic, matrix to make provision for the presence of crimp voids and transverse and delamination cracks resulting from the thermal transformation of a polymeric precursor into the carbon matrix. Other sources of imperfections also attributed to the manufacturing processes, including non-uniform texture of the reinforcements, are taken into consideration through the histograms of inclination angles measured along the fiber tow path together with a particular shape of the equivalent ellipsoidal inclusion proposed already in Sko ek (1998). The analysis shows that a reasonable agreement of the numerical predictions with experimental measurements can be achieved.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.8-13
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• 2005

회전원판은 전통적인 산업기기 뿐만 아니라 최근에 정보저장기기에 많이 사용되고 있다. 특히 빠른 정보전달 속도를 위해서는 회전정보기기의 회전수를 증가시키는 것이 필수적이다. 이를 위해 본 연구에서는 CD에 복합재료를 적용하여 강도해석을 수행하였다. 회전하는 극직교 이방성 원판의 응력분포의 계산을 위해 변위에 대한 미분방정식을 유도하였다. 기존 제품인 폴리카보네이트 CD 뿐만 아니라 전형적인 유리섬유 복합재료와 탄소섬유 복합재료를 선정하여 응력분포를 계산하였으며 인강강도를 구속조건으로 하는 최대 허용회전수를 구하였다. 해석결과 탄소섬유 복합재료 원판의 경우 최대 허용 회전속도가 증가하지만 유리섬유 복합재료 원판의 경우에는 그렇지 않음을 보였다.

• Composites Research
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• 제14권4호
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• pp.1-7
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• 2001

본 연구는 등분포 압축을 받는 비대칭 연단보강된 직교이방성 개방단면 구조용 부재의 탄성국부좌괄에 대한 이론적 연구의 결과이다. 비대칭 연단보강재는 비틀림강성을 무시한 보요소로 간주하였다. 플랜지판의 일부와 플랜지의 연단에 부착된 판으로 구성된 비대칭 연단보강재에 대한 이론적 해석 모델을 제시하였으며, 이 결과로부터 얻어지는 비대칭 연단보강재 단면의 도심을 지나는 축에 대한 단면2차모멘트를 계산하였다. 유도된 식을 사용하여 비대칭 연단보강된 직교이방성 I형 압축재의 국부좌굴계수를 구하였으며 그 결과를 그래프로 제시하였다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.25-32
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• 1999

불규칙단면과 다양한 경계조건을 갖는 보와 타워구조물의 1모드 하에서 고유진동수를 계산하는 방법은 1974년 Kim, D.H에 의해 개발되었다. 이 논문에서는 자유경계를 갖고 탄성지지된 특별직교 이방성 적층복합판에 대한 이 방법의 응용결과가 주어진다. 이러한 판들은 고속도로 콘크리트 슬래브와 교량 혼성 복합 포장에서 볼 수 있다. 이 진동해석을 위해 어떤 방법이라도 처짐에 대한 영향면을 구하는데 사용될 수 있다. 이 논문에서는 유한차분법이 사용되었다. 고유진동수에 대한 기초 탄성계수의 영향과 판의 형상비의 영향이 연구되었다. 고유진동수에 대한 판 자중의 무시효과가 또한 심도있게 연구되었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제1권1호
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• pp.114-127
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• 1998

A user friendly computer code(EMCOMST; Electro-Magnetic response for COMposite STructures) was developed which provides with computations of the response characteristics such as reflectance and transmittance to the incident wave angles, frequencies, composite thicknesses, ply orientations, and types of backplate as the linearly polarized transverse electro-magnetic wave is emitted to the advanced composite structures. In this investigation were reviewed the electromagnetic characteristics of the continuous orthotropic fiber-reinforced organic matrix composites with or without ferrite fillers, which are actively applied to low-weight and high-strength aircraft structures. Also were calculated the response of the three layered compound structures which have appropriately stacked above-mentioned materials as transmitting layer, absorbing layer, reflection layer, respectively under the specific thickness constraints for mechanical strength design requirements. For the composite structures presented in this study, minimum reflectance value less than -5㏈ can be obtained in the frequency range of 4 to 12 ㎓. In addition, analysis of structures attached isotropic radar absorbing materials(RAM) is facilitated by putting the material properties in the material input card entries adequately.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.347-352
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• 2016

적층 복합재료 주름판에 대한 진동특성을 이론적 방법을 이용하여 분석하였다. 고려된 주름 형상은 사다리꼴을 기본으로 삼각형, 사각형 및 요각 사다리꼴형이다. 3차원 주름 구조물을 해석적으로 기계적 거동을 표현하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 해석에서는 주름판의 진동특성을 분석하기 위해 등가균질모델을 적용하였다. 이를 위해 단위 주름을 직교이방성재료로 등가시켰으며, 해석에서 등가 신장 강성 및 굽힘 강성이 모두 고려되었다. 이론해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 셸요소를 적용한 3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 고유진동수 및 진동형상을 비교하였다. 주름판의 기하형상에 따른 영향을 분석하기 위해 다양한 수치예가 제시되었다.