• Coupled systems mechanics
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• 제12권2호
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• pp.151-165
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• 2023

In this study, a simple method for the determination of the shear correction factor for composites beam with a rectangular cross section is presented. The plane stress elasticity assumption is used after simplifications of the expression of the stress distribution in the beam. The different fiber orientation angle and volume fraction are considered in this work. The studied structure is subjected to various loading type (thermal and hygrothermal). The numerical results obtained show that there is a dependence of the shear coefficient on the orientation of the fibers. The evolution of the shear correction factors depends not only on the orientation of the fibers and also on the volume fraction and the environment. the advantage of this developed formula of the shear correction factor is to obtain more precise results and to consider several parameters influencing this factor which are neglected if the latter is constant.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.29-38
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• 1994

본 연구는 축대칭 충구조체의 복합이론 및 유한요소해석 프로그램의 개발에 목적이었다. 연구대상인 축대칭 층구조체는 회전축에 수직으로 층을 이루고 있으며 선형, 탄성, 작은변형 및 축대칭 하중조건의 제한을 두었다. 개발된 복합이론은 multiscale의 방식을 사용하여 비균등질 층구조체를 등가 균등질로 취급할 수 있도록 하였으며 이 과정에서 주 변수들의 연속성만을 필요로 하였다. 그결과 종전에 시용되어온 비교적 복잡한 이론들과는 달리 $C_o$ 연속의 유한요소 프로그램의 개발이 가능하였으며 4 node isoparametric 요소를 사용하였다. 본 연구의 복합이론은 선형조건에 제한하였으나, 본 연구에서 제안한 multiscale 해석법을 이용하면 교량용 받침에 대한 연성재료의 비선형거동의 해석도 가능하게된다. 본 연구에서의 복합이론 및 유한요소해석의 타당함을 보이기위하여 두가지 하중조건 하에서 축대칭 층구조체를 해석하여 기존의 복합이론 및 이산화해석의 결과치와 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.153-160
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• 2013

고무 혼합물의 가류특성 및 전자석 장치를 이용하여 범용고무를 기지로 하는 이방성 자기유동 고무 복합재료(MRRC)의 제조가 가능하였다. 철 입자(IP) 함유량의 증가에 따라 MRRC의 자기 투과율은 증가하였으며, 불규칙 배향에 비해 2 tesla로 배향시킨 경우가 1.8~2배 높게 나타났다. 2 tesla로 배향한 CNT만 강화한 MRRC의 자기 투과율은 3.7%로 자기장의 영향이 뚜렷이 확인되었다. IP 90 + CNT 5 & 2 tesla 배향의 MRRC는 압축시험 시 0.49 tesla의 자기장 하에서 압축응력이 기지에 비해 2.1배 증가하였다. IP 함유량 증가에 따라 자기유동(MR) 효과는 증가하였으며, IP 90 & 2 tesla 배향의 경우 20.4%의 MR 효과를 보였다. 시험편 제조 시 및 압축시험 시 부여한 자기력 세기가 MRRC의 압축특성에 미치는 영향이 크다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제23권6호
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• pp.952-960
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• 1999

The effects of binder on the mechanical properties of the preforms and metal matrix composites (MMCs) were studied. Fibers were $9Al_2O_3{\cdot}2B_2O_3(Alborex)$, HTZ and $Al_2O_3$ fibers(Saffil) and binders were organic binder, inorganic binder, polyacrylamide under various PH conditions. Compressive strength of the preform increased with the addition of inorganic binder. The polyacrylamide did not improve the permeability of the preforms. PH of the slurry should be controlled because it affects the viscosity of the slurry. Good preforms were obtained under following conditions : 3 wt% inorganic binder, 0.1 wt% organic binder, 0.1 wt% polyacrylamide and PH 9. Tensile tests of MMCs were conducted at $20^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;250^{\circ}C,\;350^{\circ}C$ using MTS(100KN USA). Wear tests were conducted under various sliding speeds. High temperature($250^{\circ}C$) tensile strengths of Alborex/Saffil/AC8A and HTZ/AC8A are 80% and 75% of the room temperature tensile strengths respectively. The tensile and wear properties of the Alborex/Saffil/AC8A are superior to that of the HTZ/AC8A. The wear behavior of HTZ/AC8A shows more orthotropic characteristic than that of Alborex/Saffil/AC8A.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권1호
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• pp.1-8
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• 2004

The microstructural features and mechanical behavior of directionally solidified $(Y_2O_3)ZrO_2/Al_2O_3$ eutectic fibers after extended beat treatment in oxidizing environment were investigated. The fiber was grown continuously by an Edge-defined Film-fed Growth (EFG) technique. The microstructure was characterized using X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy(SEM). The microstructure of the fiber in the as-fabricated state consists of highly oriented colonv and fine lamellar microstructure along the fiber axis. Tensile strength of the $(Y_2O_3)ZrO_2/Al_2O_3$ eutectic fiber remained unchanged with heat treatment at temperatures between $1200^{\circ}C$ and $1500^{\circ}C$ up to 300h. The weibulls modulus remained fairly constant after extended thermal exposure. The fracture toughness and crack propagation behavior were investigated. The fracture toughness ($K_{1C}$) of the $(Y_2O_3)ZrO_2/Al_2O_3$ eutectic fiber in the as-fabricated state were measured to be 3.6 ${\pm}$ 0.5 MPa${\cdot}m^{1/2}$ by an indentation technique and 2.2 ${\pm}$ 0.2 MPa${\cdot}m^{1/2}$ by assuming elliptical flaw of a semi-infinite solid, respectively. The $(Y_2O_3)ZrO_2/Al_2O_3$ eutectic fiber showed a radial (Palmqvist) crack type and exhibited an orthotropic crack growth behavior under 100 g load.

• Composites Research
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• 제32권4호
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• pp.185-190
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• 2019

본 연구에서는 단순지지 경계조건을 갖는 적층 복합재료 사다리꼴 주름판에 대한 탄성 좌굴특성을 이론적 방법을 이용하여 분석하였다. 좌굴 해석에서는 한 방향 하중, 두 방향 하중 및 전단하중 등 3가지 유형의 내평면 하중조건이 고려되었다. 3차원 주름 구조물을 해석적으로 기계적 거동을 표현하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 해석에서는 주름판의 전반적인 좌굴 거동을 분석하기 위해 등가균질모델을 적용하였다. 이를 위해 단위 주름을 직교이방성재료로 등가시켰으며, 이전 연구에서 유도한 주름판에 대한 등가 굽힘강성계수식을 본 해석에 적용하였다. 제안된 이론해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 셸요소를 바탕으로 한 3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 임계 좌굴하중 및 좌굴형상을 비교하였다. 주름판의 기하형상에 따른 영향을 분석하기 위해 다양한 수치 예가 제시되었다.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.43-49
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• 2007

회전원판의 동적 불안정성은 회전속도를 제한하는 가장 중요한 요인이다. 복합재료를 회전원판에 적용시킬 경우 동적 안정성을 증가시킬 수 있어 경량화와 고속화를 동시에 이룰 수 있다. 티모쉔코 효과라고 불리는 횡전단변형과 회전관성이 판 구조물의 동적거동에 미치는 영향은 많은 연구가 진행되어왔으나 원판의 회전이 이 효과에 미치는 영향에 대한 연구는 극히 제한적이며 복합재료 원판의 경우는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 티모쉔코 효과를 고려한 직교이방성 회전원판의 동적 방정식을 유도하였으며 상용 유한요소 프로그램인 MSC/NASTRAN을 이용하여 진동해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 특정 모드에서는 일반적으로 알려진 바와는 달리 회전수의 증가에 따라 티모쉔코 효과가 감소하다 증가하는 현상을 보였다. 또한 데이터만을 기초로 회전증가에 따른 티모쉔코 효과의 감소는 두께비가 작아질수록 증가하고, 반경비, 탄성계수 대 전단계수 비, 진동 모드 수가 커질수록 증가하는 것으로 결론지을 수 있다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.42-50
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• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.30-39
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• 2000

고급복합재료(advanced composite material)는 여러 가지 훌륭한 장점에도 불구하고 건설기술자에게는 그 이론이 너무 복잡하여 건설구조에 대한 응용이 지연되고 있다. [$\alpha$/$\beta$/$\beta$/$\gamma$/$\alpha$/$\alpha$/$\beta$]r, $\alpha$=-$\beta$, $\gamma$=$0^{\circ}$또는 $90^{\circ}$와 같은 몇 가지 배향각을 갖은 적층판은, r이 증가함에 따라, $B_{i,j}$ 강성이 0으로 접근한다(1995). 또한 건설구조물은 그 치수가 크고 r이 증가해도 지간 대 두께비가 충분히 커서, 횡방향 변형율($varepsilon_{xz}$, $varepsilon_{yz}$)의 영향이 무시될 수 있다. 이 경우 판의 지배방정식은 간단한 특별직교 이방성 판의 지배방정식으로 변화된다. 김덕현은 토목구조물에 흔히 적용될 수 있는 이러한 배향각을 가진 적층판의 지배방정식을 취급이 간단한 특별직교 이방성 판의 경우로 변경시킨 다음 해석을 더 간단히 진행할 수 있도록 기술자들이 유사 등방성 상수(quasi-isotropic constant)를 사용하여 낯익은 등방성판의 방정식으로 답을 구하고 그가 개발한 "수정계수(correction factor)"를 사용하여 "정확한"해를 구하는 방법을 발표한 바 있다(1991).이 논문에는 [$\alpha$/$\beta$/$\beta$/$\gamma$/$\alpha$/$\alpha$/$\beta$]r 배향각을 갖는 적층판을, 일반기술자들이 이해하기 쉬운 본 논문의 방법으로 해석하는 방법을 제시하고 기술자들의 참고자료로 사용될 수 있는 여러 가지 경우에 대한 고유진동수의 계산결과가 제공되고 있다. 고유진동수의 계산결과가 제공되고 있다.

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