• Advances in nano research
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• 제9권4호
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• pp.295-307
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• 2020

The vibrational characteristics of Multi-Phase Nanocomposite (MPC) reinforced annular/circular plate under initially stresses are presented using the state-space formulation based on three-dimensional elasticity theory (3D-elasticity theory) and Differential Quadrature Method (DQM). The MPC reinforced annular/circular plate is under initial lateral stress and composed of multilayers with Carbon Nanotubes (CNTs) uniformly dispersed in each layer, but its properties change layer-by-layer along the thickness direction. The State-Space based Differential Quadrature Method (SS-DQM) is presented to examine the frequency behavior of the current structure. Halpin-Tsai equations and fiber micromechanics are used in the hierarchy to predict the bulk material properties of the multi-scale composite. A singular point is investigated for modeling the circular plate. The CNTs are supposed to be randomly oriented and uniformly distributed through the matrix of epoxy resin. Afterward, a parametric study is done to present the effects of various types of sandwich circular/annular plates on frequency characteristics of the MPC reinforced annular/circular plate using 3D-elasticity theory.

• Advances in nano research
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• 제10권2호
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• pp.129-138
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• 2021

In present article, utilizing the Love shell theory with volume fraction laws for the cylindrical shells vibrations provides a governing equation for the distribution of material composition of material. Isotopic materials are the constituents of these rings. The position of a ring support has been taken along the radial direction. The Rayleigh-Ritz method with three different fraction laws gives birth to the shell frequency equation. Moreover, the effect of height- and length-to-radius ratio and angular speed is investigated. The results are depicted for circumferential wave number, length- and height-radius ratios with three laws. It is found that the backward and forward frequencies of exponential fraction law are sandwich between polynomial and trigonometric laws. It is examined that the backward and forward frequencies increase and decrease on increasing the ratio of height- and length-to-radius ratio. As the position of ring is enhanced for clamped simply supported and simply supported-simply supported boundary conditions, the frequencies go up. At mid-point, all the frequencies are higher and after that the frequencies decreases. The frequencies are same at initial and final stage and rust itself a bell shape. The shell is stabilized by ring supports to increase the stiffness and strength. Comparison is made for non-rotating and rotating cylindrical shell for the efficiency of the model. The results generated by computer software MATLAB.

• Steel and Composite Structures
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• 제43권5호
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• pp.565-579
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• 2022

This study investigated the yielding capacity and performance of seismic dampers constructed with steel ring plates using numerical and analytical approaches. This study aims to provide an analytical relationship for estimating the yielding capacity and initial stiffness of steel ring dampers. Using plastic analysis and considering the mechanism of plastic hinge formation, a relation has been obtained for estimating the yielding capacity of steel ring dampers. Extensive parametric studies have been carried out using a nonlinear finite element method to examine the accuracy of the obtained analytical relationships. The parametric studies include investigating the influence of the length, thickness, and diameter of the ring of steel ring dampers. To this end, comprehensive verification studies are performed by comparing the numerical predictions with several reported experimental results to demonstrate the numerical method's reliability and accuracy. Comparison is made between the hysteresis curves, and failure modes predicted numerically or obtained/observed experimentally. Good agreement is observed between the numerical simulations and the analytical predictions for the yielding force and initial stiffness. The difference between the numerical models' ultimate tensile and compressive capacities was observed that average of about 22%, which stems from the performance of the ring-dampers in the tensile and compression zones. The results show that the steel ring-dampers are exhibited high energy dissipation capacity and ductility. The ductility parameters for steel ring-damper between values were 7.5 to 4.1.

• 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.

• 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.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.139-145
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• 2019

이 논문은 복합 입체형 트러스 단위구조체에 대한 강도 및 강성을 연구하였다. 사용된 모델은카고메 모델과 정육면체 트러스 모델을 합한 core-filled 모델이다. 해석을 위해 사용한 재질 특성은 304 스테인레스 스틸로 탄성계수는 193GPa, 항복응력 215MPa이다. 이론식은 깁슨-애쉬비의 상대탄성 관계식을 바탕으로 이론식을 유도하였고, 상용도구인 Deform 3D를 사용하여 해석을 실시하였다. 결론적으로 이 단위모델에 대한 상대탄성력은 상대밀도의 1.25배와 상수 계수값과 상관관계를 형성하고, 탄성은 기공과 반비례한다. 그리고, 상대압축강도는 상대밀도와 1.25배의 상관관계를 이룬다. 이에 대한 증명은 실제 실험을 해야 하겠으며, 유도한 이론 관계식은 굽힘과 좌굴등의 기계적 거동을 추가로 고려해야 한다. 앞으로 입체공간의 구조에 따른 탄성 및 응력에 대해 지속적인 연구가 진행될 것이다.

• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.122-127
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• 2018

섬유강화고분자복합재료(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)의 경량화는 자동차 및 항공 분야에서 끊임없이 요구되고 있으며, 구조용 폼과 CFRP를 혼합하여 샌드위치 복합재료로 사용되고 있다. 본 연구에서는 열경화성 소재인 에폭시 폼과 폴리우레탄 폼 및 열가소성 소재인 PET 폼과 PVC 폼의 조성 차이에 따른 폼의 형상 및 열 노화를 통해 변화되는 기계적 특성 변화를 관찰하였다. 성형한 에폭시 폼, 폴리우레탄 폼 및 상용화된 PET 폼과 PVC폼을 180도에서 열 노화시켰으며, 30, 60, 120, 180분의 노화시간에 따라 구조용 폼의 변화를 광학 현미경 및 만능시험기로 폼 셀의 형상 및 압축강도를 평가하였다. 궁극적으로 에폭시 폼이 가장 높은 2.6 MPa의 압축강도를 가졌으며, 열 노화 조건에서도 물성저하나 형상의 변화가 거의 발생되지 않았다. 이는 에폭시 폼이 타 구조용 폼에 비해 열 노화 조건에서 후경화되어 강직한 조성을 이루며, 타 구조용 폼과는 다르게 내열 특성이 우수하기 때문에 고온용 구조용 폼으로 적용하기 적합한 소재임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.841-847
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• 2021

본 논문에서는 저밀도 표면필름 구리망에 대한 비행체 적용 가능성을 분석하였다. 최근 기존 표면 필름 구리망에서 중량 및 비용을 절감할 수 있도록 표면 필름의 두께를 낮춘 저밀도 표면 필름 구리망이 개발되었다. 이러한 저밀도 표면필름 구리망을 비행체에 적용하기 위해서는 샌드위치 구조에서의 핀 홀 방지 효과와 같은 제작성 확인과 함께 적용 시 전자기 영향성에 대한 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저밀도 필름 구리망 2종과 기존 비행체 적용 구리망 1종에 대해 제작성 및 전자기 영향성을 분석하였다. 표면 구리망에 대한 제작성은 샌드위치 복합재와 표면 구리망을 결합하여 핀 홀 방지효과를 확인하였다. 전자기 영향성 분석은 3D 전자기파 시뮬레이션을 통해 각 샘플에 대한 주기구조를 이용하여 해석하였으며, 자유공간 측정방법을 이용한 저밀도 필름 구리망의 전자기파 투과특성 측정결과를 통해 시뮬레이션 결과가 유효함을 확인하였다. 위 결과로 비행체 적용이 필요한 저밀도 표면필름 구리망에 대한 해석 및 비행체 적용 가능성을 판단할 수 있다.