• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.407-418
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• 2006

본 논문에서는 일차전단변형이론(FSDT)을 이용한 복합재료 적층평판의 고정밀 해석기법을 소개한다. 전단수정계수가 자동적으로 포함되도록 횡방향 전단 변형에너지를 혼합변분이론(mixed variational theorem)을 이용하여 개선하였다. 혼합변분이론에서는 변분을 횡방향 응력들에 대해서만 취하였다. 가정된 횡방향 전단응력은 효율적인 고차이론(Cho and Parmerter, 1993)으로부터 구하였다 횡방향 수직응력은 3차 다항식으로 가정하였고, 무전단 응력조건과 평판의 윗면과 아랫면에서의 응력을 만족하는 조건을 부과함으로써 얻었다. 한편, 변위들에 대해서는 일차전단변형이론의 변위장을 사용하였다. 이렇게 해서 얻어진 변형 에너지를 본 논문에서는 EFSDTM3D이라고 명명 하였다. 본 논문에서 개발된 EFSDTM3D는 변위와 응력의 계산에서 고전적인 FSDT와 같은 정도의 계산 효율을 가지면서, 동시에 변위와 응력의 두께방향의 정확도를 면내 방향 응력들에 대한 최소오차자승법에 기초하여 응력 회복 과정을 적용함으로써 개선하였다. 계산된 결과는 고전적인 FSDT, 3차원 탄성해, 그리고 참고문헌 중에서 이용 가능한 결과들과 비교하여 검증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.35-40
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• 2011

본 논문에서는 복합재 샌드위치 구조를 가지는 이중대역(1.575, 2.645 GHz) 안테나의 충격 및 굽힘 특성에 관하여 연구하였다. 평면형 안테나에 복합재료인 Carbon Fiber Reinforced Plastic, Glass Fiber Reinforce Plastic을 접착하여 기계적 성능을 향상시킬 수 있다. 시험 규격 ASTM D7137에 따라 충격 시험과 시험규격 ASTM C393, MIL-STD401B에 따라 굽힘 시험을 실시한 후, S11 및 이득 측정을 통하여 안테나의 전기적 성능과 기계적 성능을 확인하였다. 제안된 안테나는 복합재료 보강 전보다 약 4배인 충격 하중 4 kN, 약 2배인 400 N의 굽힘 하중을 견디며, GPS, DMB 대역에서 6 dBi, 4.6 dBi의 이득을 가진다. 복합재 샌드위치 구조는 구조체 또는 운송체 표면에 적용 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1099-1107
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• 2013

본 연구에서는 알루미늄 압출재로 구성된 한국형 표준전동차모델(K-EMU)의 차체를 대상으로 치수 최적설계와 구조체 소재 변경을 통한 경량화방안에 대해 연구하였다. 우선 K-EMU 차체의 하부구조, 측벽구조, 단부구조의 부재별 두께를 현재의 압출가능 두께를 적용하여 치수 최적화 기법으로 약 14.8% 경량화 하였다. 그리고 치수최적설계 된 K-EMU 차체에 유지보수성이 좋은 고장력강(SMA570)재질의 프레임타입 하부구조를 적용하여 초기 K-EMU 차체대비 약 3.8% 경량화 된 하이브리드 차체를 도출하였다. 마지막으로 샌드위치 복합재를 하부구조와 지붕구조에 적용하여 초기 K-EMU 차체대비 약 30% 경량화 된 초경량 하이브리드 차체를 도출하였다. 도출된 차체 모델들은 모두 전동차 구조체 하중시험법을 만족하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권3호
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• pp.29-37
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• 2000

풍력 터빈회전날개의 설계시 구조적 형상을 결정하는 예비설계 단계에서 종전에는 여러 가지 다양한 경우의 설계를 수행하여 이중 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법은 많은 설계시간을 요하였으나, 본 연구에서는 이 같은 설계시의 비효율적 요소를 배제하고자 적층판 이론을 기초로 한 설계 프로그램을 이용하는 설계기법을 계발함으로서 설계절차를 개선하였다. 개선된 설계절차에 따라 국제표준 설계규격 IEC1400-1에서 규정한 각 경우의 하중해석과 응력, 변형율 및 변형한계를 설정한 후, 단순화한 복합재 회전날개 구조에 혼합법칙과 주 응력 설계기법을 이용하여 복합재 구조의 형상을 정하였다. 설계된 구조는 본 연구를 통해 개발된 적층판 이론을 기초로 한 프로그램을 이용하여 강도 및 좌굴에 대한 구조의 안정성을 확인하여 상세설계 과정시 소요되는 시간을 최소화하였다. 설계된 구조는 표피 등을 고려하여 수정 설계한 후 유한요소법을 이용하여 응력, 변형율, 변위, 고유 진동수, 좌굴안정성, 피로수명 등을 해석하여 국제 표준규격의 만족 여부를 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.277-288
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• 2022

A novel flat steel plate-concrete-corrugated steel plate (FS-C-CS) sandwich panel was proposed for resisting impact load. The failure mode, impact force and displacement response of the FS-C-CS panel under impact loading were studied via drop-weight impact tests. The combined global flexure and local indentation deformation mode of the FS-C-CS panel was observed, and three stages of impact process were identified. Moreover, the effects of corrugated plate height and steel plate thickness on the impact responses of the FS-C-CS panels were quantitatively analysed, and the impact resistant performance of the FS-C-CS panel was found to be generally improved on increasing corrugated plate height and thickness in terms of smaller deformation as well as larger impact force and post-peak mean force. The Finite Element (FE) model of the FS-C-CS panel under impact loading was established to predict its dynamic response and further reveal its failure mode and impact energy dissipation mechanism. The numerical results indicated that the concrete core and corrugated steel plate dissipated the majority of impact energy. In addition, employing end plates and high strength bolts as shear connectors could prevent the slip between steel plates and concrete core and assure the full composite action of the FS-C-CS panel.

• Composites Research
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• 제19권3호
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• pp.23-28
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• 2006

탄소나노튜브로 강화된 구리기지 적층 나노 복합재료를 제작하였고, 마이크로 인장 시험기를 이용하여 기계적 물성을 평가하였다. 탄소나노튜브 층이 강화제로 사용된 샌드위치 형태의 적층 구조는 탄소나노튜브의 선택적인 딥코팅 방법과 전해도금 방법을 이용하여 제작되었다. 본 연구에서 정립한 공정을 사용하여 제작된 나노 복합재료는 구리 기지만을 사용한 재료에 비해 기계적 물성이 향상되었다. 이는 평면내 방향으로 균일하게 분산된 탄소나노튜브에 의해 하중 분산 용량이 증가되었기 때문이며, 두께 방향으로 적층된 구리 기지를 탄소나노튜브 층이 상호 지지하여 인장물성이 강화됨을 확인하였다. 기능적 재료의 제작에 있어 적층 구조는 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 본 연구에서는 입자강화복합재료 강화제의 적용 가능성을 확인하였다.

• 임산에너지
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• 제18권2호
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• pp.55-61
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• 1999

본 실험에서는 화학조성이 다른 일련의 에틸렌/초산비닐 공중합체의 점탄성(또는 화학조성)이 목재/고분자/목재 샌드위치 복합체의 진동·충격음 흡수성능에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과는 다음과 같다. 복합체의 진동·충격음 흡수성능은 고분자의 분자 운동상태에 민감하다. 즉, 복합체의 진동·충격음 흡수성능 고분자가 시험온도에 있어서 유리전이 상태일 때(대략 초산 비닐 55∼75%) 가장 크며, 고분자가 고무상태(초산비닐 47∼20%) 또는 유리상태(초산비닐 100∼87%)일 때는 작다. 또한 유리전이상태의 고분자 적층재는 약 6∼12dB의 충격음 저감효과가 있었다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.59-65
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• 2003

샌드위치 구조물의 응용된 형태인 스마트 스킨 구조물을 ABAQUS로 유탄요소 해석하였다. 심재로 쓰이는 하니컴은 일반적으로 두께 방향 강성 및 전단 강성만 제작회사에 의하여 제공된다. 이를 바탕으로 하니컴 재료의 물성을 추정하여 다른 방향의 제공되지 않는 물성을 계산하였고, 이를 유탄요소 해석시 물성 자료로 적용하였다. 또한, 스마트 스킨 구조물의 좌굴 및 3점 굽힘 거동을 유한요소 해석하였으며, 기존의 실험결과 및 이론값과 비교 분석하였다. 비교적 결과가 잘 일치하였다. 본 연구를 통하여서 하니컴의 물성을 상용 패키지에 적용하는 방법 및 타당한 근거를 제시하였고, 이 결과를 바탕으로 스마트 스킨 구조물을 상용패키지로 유한요소 해석시 지침을 제시할 수 있다

• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.56-64
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• 2002

본 연구에서는 다중 적층 구조의 스마트 스킨에 대한 개념 설계, 제작을 하였으며, 압축 실험을 통해 스마트 스킨의 거동 특성을 확인하였다. 상용 유한요소 소프트웨어인 NASTRAN 을 이용한 선형 압축 해석을 통해 스마트 스킨의 층별 응력 분포를 예측하였으며, 최초 파괴층을 예측하였다. 압축 시험과 선형 비선형해석 결과를 비교하여 유한요소 모델의 신뢰도를 검증하였으며, 본 모델을 이용한 설계 인자 해석을 통해 스마트 스킨 설계 자료를 확보하였다. 하니컴 심재의 전단탄성계수가 굽힘 변형과 전단 변형이 동시에 발생하는 스마트 스킨의 좌굴 하중에 큰 영향을 미치는 것을 화인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.605-628
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• 2016

The energy absorption characteristics of diamond core sandwich cylindrical columns under axial crushing process depend greatly on the amount of material which participates in the plastic deformation. Both the single-objective and multi-objective optimizations are performed for columns under axial crushing load with core thickness and helix pitch of the honeycomb core as design variables. Models are optimized by multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm to achieve maximum specific energy absorption (SEA) capacity and minimum peak crushing force (PCF). Results show that optimization improves the energy absorption characteristics with constrained and unconstrained peak crashing load. Also, it is concluded that the aluminum tube has a better energy absorption capability rather than steel tube at a certain peak crushing force. The results justify that the interaction effects between the honeycomb and column walls greatly improve the energy absorption efficiency. A ranking technique for order preference (TOPSIS) is then used to sort the non-dominated solutions by the preference of decision makers. That is, a multi-criteria decision which consists of MOPSO and TOPSIS is presented to find out a compromise solution for decision makers. Furthermore, local and global sensitivity analyses are performed to assess the effect of design variable values on the SEA and PCF functions in design domain. Based on the sensitivity analysis results, it is concluded that for both models, the helix pitch of the honeycomb core has greater effect on the sensitivity of SEA, while, the core thickness has greater effect on the sensitivity of PCF.