• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제1권1호
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• pp.9-15
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• 2011

This study examined the relationship between the scarf angle and stress distribution, and estimated the strength recovery via a finite element analysis. The following conclusions were drawn from this study. Resin will fracture due to a tensile load with a high scarf angle, which is similar to the patch repair method. An applied stress can be loaded to a repaired laminate if the scarf angle is $5^{\circ}$. The Von-Mises stress increases with decreasing scarf angle, with the exception of a scarf angle of $30^{\circ}$, where the scarf angle can indicate the rates of shear and normal stresses. Strength recovery can be better if the scarf angle is decreased to a lower angle. However, scarf machining requires more time, a high skill level and considerable expense. Therefore, a scarf angle of $5^{\circ}$ is the most effective for a repair. These results may provide a guide for engineers wishing to formulate a standard for repair. The scarf angle needs to be carefully managed for a more efficient composite repair.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.778-783
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• 2015

본 연구는 해상에서의 안전사고의 경감과 국민의 생명을 보호하기 위한 목적으로 자체 연구를 수행하여 FRP의 수리공법인 Butt Joint, Lap Joint, V-Scarf Joint(12t, 16t, 20t), X-Scarf Joint(12t 16t, 20t)의 인장강도와 굽힘강도를 통해 이음방식에 따른 구조강도 특성을 실험하였다. 이음 방법에 따른 인장강도와 굽힘강도의 시험편을 종합 분석한 결과, 인장강도의 강도와 굽힘강도의 그래프 패턴은 비슷한 양상으로 증가와 감소를 하였으며, 인장강도와 굽힘강도 모두 X-Scarf-Butt Joint-V-Scarf-Lap Joint 순으로 강도가 우수하였다. 인장강도는 강도특성이 가장 우수한 X-Scarf라 하더라도 Basic Material의 57% 수준의 강도를 나타내었고 굽힘강도는 X-Scarf가 Basic Material의 77% 수준의 강도를 나타내었다. 종합적으로 Over-Lay 구분을 포함하여 X-Scarf 12t 이음이 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수하였으며 Lap Joint가 가장 좋지 않았다. Scarf 이음시 Taper 길이에 따른 강도의 차이는 V-Scarf 이음은 Taper의 길이가 가장 큰 20t가 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수한 반면 X-Scarf 이음은 Taper의 길이가 가장 짧은 12t가 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수하여 상반되는 결과를 나타내었다. 선박에는 많은 Stress가 작용하여 시험편만을 가지고 실험한 본 연구와 직접적인 비교는 힘들지만, 재료의 가장 기본 특성을 인장강도와 굽힘강도 시험을 통해 확인할 수 있다. FRP 국부적인 수리 방법인 Butt Joint, Lap Joint, V-Scarf, X-Scarf 4가지의 이음방법에 따른 시험값과 모재 대비 감소되는 비율을 제시하였고 추가적으로 V-Scarf와 X-Scarf의 Taper 길이별 특성을 12t, 16t, 20t로 구분한 결과값을 제시함으로써 수리 현장에서의 위치별 특성에 맞는 수리 방법의 응용이 가능하도록 하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권4호
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• pp.419-429
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• 2020

Composite structures are generally pressurized at both sides when repaired by the scarf repair method. But single-face vacuum bag curing (SVC) may be used in some practical scarf repair of penetration damage due to the low accessibility of composite structures, which can decrease bonding quality and may reduce structural mechanical properties. In this paper, experimental investigations were conducted on tensile and compressive properties of scarf-repaired composite laminates using SVC and double-face vacuum bag curing (DVC) in four hygrothermal environments. Finite element models of composite scarf joints with voids were established to further explore the failure mechanism of scarf-repaired laminates. Results show that the curing condition hardly affects tensile and compressive properties of the repaired laminates though it significantly affects the bonding quality with adhesive inner voids. Failure loads of scarf joints almost keep unchanged with adhesive voids increasing.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.110-114
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• 2009

본 연구에서는 스카프 패취가 접착된 복합소재 샌드위치 적층판의 압축강도 회복특성을 평가하였다. 본 연구에서는 알루미늄 허니콤 심재와 CF1263 직조된 탄소/에폭시 면재를 갖는 틸팅열차차체에 적용된 샌드위치 시험편이 이용되었다. 샌드위치 시험편은 저속충격에 의해 손상을 가하고, 스카프 보수기법에 의해 보수되었다. 보수 후 CAI시험을 통해 충격 후 압축강도를 평가하여 강도회복정도를 정량적으로 규명하였다. 본 시험으로부터 단지 스카프 보수를 적용한 경우 약 72%정도의 강도를 회복하였고, 추가보수층 한층을 추가했을 경우 약 91%까지 강도를 회복시킬 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

스카프 접착 조인트를 마이크로 볼트로 보강하였을 때, 볼트의 보강효과를 얻을 수 있는지를 시험으로 연구하였다. 스카프 형상에 따른 조인트 보강효과를 확인하기 위해 3가지 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)를 고려하였다. 접착면적에 따른 핀의 밀도를 동일하게 유지하기 위해, 1/10, 1/20, 1/30 스카프비를 가지는 조인트에 각각 16, 32, 48개의 볼트를 보강하였다. 기준값을 획득하기 위해 접착제로만 체결된 조인트와 마이크로 볼트만 사용한 조인트에 대한 시험도 수행하였다. 시험 결과 접착제만 적용한 경우, 각 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)에 따른 파손하중은 29.7, 39.6, 44.8 kN로 나타났다. 마이크로 볼트로 보강한 경우 파손하중은 스카프비에 따라 각각 28.4, 37.2, 40.1 kN으로 나타났는데, 순수 접착 조인트 파손하중의 96, 94, 90%에 해당한다. 마이크로 볼트만 사용한 경우, 파손하중은 접착 조인트 인장강도의 13-25%에 불과하였다. 스카프비 1/10 조인트의 피로시험 결과 접착제와 볼트를 동시에 사용한 하이브리드 조인트의 피로강도가 접착제만 사용한 경우의 피로강도보다 증가하였지만, 증가율은 2-3%로 미미하였다. 본 연구를 통해 박리응력이 파손의 주원인이 되는 구조물에서와 달리, 전단응력이 파손의 주원인이 되는 스카프 조인트의 경우 마이크로 볼트의 보강효과는 나타나지 않는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제17권2호
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• pp.199-213
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• 2014

The damage characters of scarf repaired composite laminates subjected to low-velocity impact with various energy levels at different locations are studied experimentally. The results are compared with those of the original laminates which have no initial damage and don't need repair. The impact load-time history of the specimens, the velocity-time curves of the impactor, the post impact compressive strength of the specimens and the C-scan photographs of the damaged regions are obtained. The delamination threshold load and damage character of the specimen section at impact point are also studied. The results have shown that the impact response of a repaired composite laminate is sensitive to the location of the impact. The impact load and the delamination threshold load have shown different characters for specimens with different impact locations. The debonding characters of the adhesive and compressive strength after impact of the specimens are also influenced by impact locations.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권4호
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• pp.335-346
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• 2023

In this study, The Von Mises stresses in composite plate loaded in tension and repaired by a boron/epoxy scarf patch were analyzed using the finite element method. The performance of the repairs depends on several parameters: the dimensions and the intrinsic properties of the patch and the adhesive which are dependent on each other. Therefore, the method of experiment designs is used to determine the interaction effect of different parameters (patch folds), their optimum and the most influential parameter. The optimum of stacking sequences allows reducing stresses significantly, and thus permits designers to improve the quality of repairs.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.117-124
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• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제31권1호
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• pp.1-7
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• 2018

히트블랑켓을 이용한 통상의 복합재 패치 수리의 경우, 진공백만을 이용하여 접착제에 압력을 가하게 된다. 그러나 본 연구에서는 진공백 위에 다시 공기압을 추가로 가할 수 있는 가압장치를 개발하였다. 개발된 가압장치의 성능을 검증하기 위해 탄소섬유 복합재 적층판을 스카프 패치로 수리하고 인장시험을 수행하여, 결함이 없는 온전한 구조물과의 강도를 비교하였다. 또한 비교를 위해 오토클레이브를 사용하여 패치를 접착한 동일한 형상의 시편에 대한 인장시험도 같이 수행하였다. 시험 결과 외부압력 없이 히트블랑켓과 진공만으로 수리한 시편, 개발된 가압장치로 1 기압을 추가로 가하여 수리한 시편, 그리고 오토클레이브에서 동일한 외부압력을 가하면서 수리한 시편의 인장강도 회복율은 각각 74.9, 81.0, 78.2%로 나타났다. 수분을 포화시킨 시편에 대한 인장강도 시험과 상온건조 인장 피로시험의 결과에서도, 개발된 가압장치를 이용해 1 기압 외부압력으로 제작한 시편은 오토클레이브로 제작한 시편과 동일한 수준 이상의 강도를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.132-137
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• 2007

This paper explains compressive behaviors of sandwich composite laminates with adhesively bonded patches. The sandwich composite laminate is used for a train carbody structure and is of an aluminum honeycomb core and CF1263 woven fabric carbon/epoxy faces. The sandwich composite laminates were damaged by low velocity impact. The damaged sandwich composite laminate was repaired using scarf repair method. Then, the strength restoration of it was assessed by compressive test. From the test, it could be known that the compressive strength was restored up to 91% of undamaged one.