• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권5호
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• pp.651-659
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• 2021

In this study, a new constitutive model has been developed to predict the elastic behavior of plain weave textile composites, using the finite element (FE) method. The geometric conditions and basic assumptions of this model are based on the basics of a continuum theory developed for the plane curved composites. In this model, the mechanical properties of the weave region and pure matrix region is calculated separately and then imported for the FE analysis. This new constitutive model is used to implement the mechanical properties of weave region in the representative volume element (RVE). The constitutive relations are implemented as user-material subroutine code (UMAT) in ABAQUS® FE software. The results of FE analysis have been compared with experimental results and other data available in the literature. These comparisons confirmed the capability of the presented model for the prediction of effective elastic properties of plain weave fabric composites.

• Advanced Composite Materials
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• 제18권3호
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• pp.209-219
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• 2009

Carbon nanotubes (CNTs) have shown great potential for the reinforcement of polymers or fiber-reinforced composites. In this study, mechanical properties of multi-walled carbon nanotube (MWNT)-filled plain-weave glass/epoxy composites intended for use in radar absorbing structures were evaluated with regard to filler loading, microstructure, and fiber volume fraction. The plain-weave composites containing MWNTs exhibited improved matrix-dominant and interlaminar fracture-related properties, that is, compressive and interlaminar shear strength. This is attributed to strengthening of the matrix rich region and the interface between glass yarns by the MWNTs. However, tensile properties were only slightly affected by the addition of MWNTs, as they are fiber-dominant properties.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.11-24
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• 2000

평직복합재료에 있어서 두께와 적층 위상각의 변화가 기계적 거동에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 일축인장하중은 중첩법에 의한 단위구조해석에 의하여 모사되었으며 효율적인 계산을 위하여 마크로 요소 후처리기법이 사용되었다. 인접한 층간 위상각을 가지며 적층된 유한두께 평직복합재료 단위구조에 대하여 등가탄성계수를 구하였으며 단위구조를 구성하는 섬유다발 미세구조의 상세응력 분포를 계산하였다. 단일층 및 무한두께 적층형상에 대해서도 계산이 수행되었으며 그 결과가 상호 비교되었다.

• Composites Research
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• 제13권2호
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• pp.8-21
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• 2000

본 논문에서는 평직복합재료에 있어서 섬유다발의 위상각 변화와 적층수에 따른 등가탄성계수의 저 균일도 문제를 연구하였다. 각 적층수에 따라 단순히 적층된 모델과 무한히 반복되어 적층된 모델에 대해 단위구조 해석을 수행하였다. 수치실험을 통해 탄성계수를 계산하였고, 이를 통계적으로 처리하였다. 계산 결과 평직복합재료의 등가탄성계수는 위상각과 적층수의 변화에 크게 의존하며 임의의 조합에 대하여 그 분포양상은 큰 차이를 보였으나, 전반적으로 적층수가 증가함에 따라 균일도가 높아지는 경향을 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1163-1167
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• 2003

Effective properties of ceramic matrix plain woven textile composites were calculated using finite element analysis. The considered geometry is a unit cell of plain weave and the analysis was performed by commercial finite element program, ANSYS. The materials for analysis are 3 types for matrix, 1 type for fiber with various volume fraction. The result indicates that the effective properties of ceramic matrix composites can be controlled by the volume fraction. The result can be used for numerical analysis using ceramic matrix composites.

• Composites Research
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• 제13권6호
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• pp.63-72
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• 2000

본 논문에서는 평직복합재료의 섬유다발의 배열 및 적층수가 등가물성치에 미치는 영향을 연구하였다. 임의로 적층된 2~32장의 평직복합재료 구조물의 단위구조를 모델링 하였고, 단위구조의 외부 경계 면에는 반복 경계조건을 가하였다. 등가물성치는 일축 인장시험 및 전단시험을 수치적으로 모사하여 계산하였고, 섬유다발 위상차의 무작위적 특성은 표본해석을 통해 고려하였다. 계산 된 등가물성치의 통계처리 결과, 두께가 얇은 평직복합재료의 $E_{xx}$와 $V_{xy}$는 위상차의 영향을 크게 받았고, 넓은 빈도분포를 보였다. 그러나 적층수가 증가함에 따라 분포의 폭은 감소하였고 평균값은 일정한 값으로 수렴하였다. 반면에, 섬유다발의 면내 방향으로의 이동 및 적층수의 변화는 $G_{xy}$에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.64-69
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• 2001

In general, laminate effective orthotropic thermal conductivities are dependent on fiber and matrix material properties, fiber volume fraction and fabric geometric parameters. This paper deals with the predicting method of the transverse and the in-plane thermal conductivities of plain weave fabric composites based on the three dimensional series-parallel thermal resistance network. Thermal resistance network was applied to unit cell model that characterizes the periodically repeated pattern of plain weave. Also, an experiment apparatus is setup to measure the thermal conductivities of composite material. The numerical and experimental results of carbon/epoxy plain weave are compared.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.941-948
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• 2016

직물 복합재료는 높은 비강성과 비강도를 가지며 일방향 복합재료에 비해 면외 방향 특성과 충격 및 층간분리에 대한 특성이 우수하여 항공우주 구조물의 주재료로 적용되고 있다. 본 논문에서는 2차원 평직 복합재료의 반복단위격자에 대한 기하학적 모델을 정의하고 유효강성을 예측하였다. 반복단위격자의 기하학적 형상은 다양한 프리폼 제작변수에 의해 결정될 수 있으며, Naik의 모델을 바탕으로 섬유다발간의 간극을 추가적으로 고려하는 수정된 기하학적 모델을 제시하였다. 평직 복합재료의 유효 강성은 반복단위격자에 대한 섬유다발 이산화 기법과 등변형률 가정 기반의 응력 평균화 기법을 사용하여 예측되었다. 또한 섬유다발간의 간극의 크기에 따른 강성의 변화를 평가하였으며, 기존 모델과 시편 시험 데이터와의 비교를 통해 강성 예측 결과를 검증하였다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.27-34
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• 2002

본 연구의 목적은 (주)한국와이바의 CF3327 평직 복합재료의 열전도도를 실험적으로 계측하고 이를 이론적인 예측과 비교하는데 있다. 열전도도 계측을 위하여 비교계측법의 원리를 이용한 실험 장치를 제작하였으며 열전도도가 잘 알려진 그라파이트를 실험함으로써 장비의 정확성을 확인하였다. 미시역학적인 방법은 섬유 및 기지의 물성, 섬유체적비, 직조 형태 등의 변수들이 복합재료의 유효물성치에 미치는 영향을 평가하는데 유용하다. 본 연구에서는 3차원 직-병렬 열저항 개념을 주기적으로 반복되는 평직의 단위구조에 적용하여 열전도도를 예측하였다. 해석 결과를 실험 결과와 비교한 결과 잘 일치함을 확인하였고 섬유체적비가 에폭시 수지 복합재료의 열전도도에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.10-20
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• 2003

본 논문에서는 임의의 방향각을 가지고 적층된 평직 복합재료에 대하여 미세구조를 모델링하고 수치실험을 통하여 등가물성치를 계산하였다. 층간 상호이동에 의한 평직복합재료의 섬유다발의 배열의 경우의 수는 무한대에 이르므로 여기서는 몬테 카를로법을 이용하여 지정된 경우의 수에 대하여 모델링과 해석을 수행하는 전략을 채택하였다. 또한 평직복합재료의 미세구조를 효과적으로 고려하고 모델링 및 계산시간을 절감하기 위하여 수정된 분할영역 적분에 의한 단일변위장 마크로요소를 사용하였다. 계산결과, 평직복합재료 적층판의 등가물성치는 적층간에 따라서 편차가 크게 나타날 수 있음을 확인하였다. 또한 고전적층판 이론으로 계산한 값과 비교하였을 때 $0^{\circ}$, $45^{\circ}$ 이외의 적층각에서 값의 차이가 크게 났는데, 이로부터 평직복합재료 구조물의 경우 고전적층판이론으로 계산한 등가물성치를 사용할 때 주의가 필요함을 알 수 있었다.