• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.334-339
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• 2020

본 연구에서는 탄소섬유 및 유리섬유 강화 복합소재를 대상으로 하여, 접합면에 기계적인 결합력 향상을 위해 물리적인 표면처리 방법을 적용할 때, 알루미늄 및 복합소재, 복합소재 및 복합소재 간의 접합특성을 비교 분석하였다. 접합시편은 접합을 위해 쓰이는 모재 종류와 모재 접합면의 표면처리 방법으로 각각 구분하였다. 물리적인 표면처리 방법으로는 기계적인 마모 (사포) 처리, sand blasting 처리 및 플라즈마 처리기법을 적용하였다. 접합시편은 single lap joint 시편으로 제작하였으며 lap shear strength 측정 실험을 진행하여 그 결과값을 비교하였다. 실험 결과에서 기계적인 마모 및 sand blasting 표면 처리 방법이 물리적인 표면 처리를 진행하지 않은 일반 시편 대비하여 약 4~5배의 접합강도 향상이 있음을 확인하였다. 플라즈마 처리 기법을 적용한 방안에서는 플라즈마 출력과 처리 시간을 150 W 5분, 150 W 10분 및 300 W 3분 처리 조건으로 정의하여 실험을 진행하였으며, lap shear strength 결과에서 앞선 기계적 표면 처리 방안과 유사한 결과를 보였다. 다만 처리 조건에 따라서 접합특성에 미치는 영향은 적음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.119-128
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• 2010

본 논문에서는 다양한 방법으로 제작된 복합재 접착 체결부의 강도에 대한 온도 및 습도 환경의 영향을 연구하였다. 시편은 두 가지 종류의 일체성형 방법 외에 동시접착 및 이차접착 등 총 네 가지 방법으로 제작하였고, 상온건조, 고온습도 및 저온건조 환경 등 세 가지 환경에서 강도시험을 수행하였다. 전체적으로 고온습도 환경에서의 파손강도가 상온 환경에 비해 11~23% 가량 높게 나타났고, 저온 환경에서의 파손강도는 동시접착 체결부를 제외하고는 8~21% 가량 상온 강도보다 낮게 나타났다. 시험 환경에 따른 체결부의 강도 차이는 환경에 따른 접착제의 물성 변화가 주 원인인 것으로 분석되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권3호
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• pp.157-164
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• 2003

The pulse-echo method is one of the most widely used ultrasonic techniques for application of nondestructive evaluation. Particularly, quantitative nondestructive evaluation of defects has been considered more important to assure the reliability and the safety of structure. Frequency energy in adhesive joints is based on the ultrasonic wave analysis. The attenuation coefficient upon wave amplitude and the frequency energy that is expressed in the term of wave pressure amplitude were utilized for the primary wave experiment. By means of a control experiment, it was confirmed that the variation of the frequency energy in adhesive joints depends on transition by stress variation. In this paper, the ultrasonic characteristics were measured for single lap joint and Double Cantilever Beam specimen with different fracture modes that was subjected to stress. Consequently, the data that was obtained from the adhesive specimen was analytically compared to the fracture mechanics parameter

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.45-53
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• 2003

본 논문에서는 이차 본딩으로 접착된 복합재료-복합재료 Single-Lap 조인트 시편에 대해 인장 시험 및 수치해석을 통해 그 파손 특성을 조사하였다. 시편시험에서는 시험 중에 CCD 카메라 및 AE 센서를 이용해 초기 균열의 발생 및 진전양상에 대한 시험적인 관찰을 수행하였다. 시편에 대해 기하비선형 유한요소해석 및 VCCT(Virtual Crack Closure Technique)기법을 이용해 시편의 거동 및 변형율에너지방출률을 계산하고 세 가지 관찰된 초기 균열 모드에 대해 파손강도를 계산하였다. 인장시험에서 초기 균열은 모서리 계면 균열, 측면 계면 균열 및 층간 분리 균열의 세 가지 형태로 최종 파손의 60∼90% 하중에서 발생하였다. 주된 파손 모드는 접착제 계면 파손(adhesive failure) 및 적층판의 첫 번째 및 두 번째의 층간 분리 파손이었다. 두꺼운 접착제 층을 갖는 시편들은 초기균열이 낮은 하중에서 발생하였지만 균열진전에 대한 저항성 및 파손하중은 높게 나타났다. 층간분리파손은 주로 두꺼운 접착제의 경우에 발생하였다. 세 가지 초기 균열 모드에 대해 변형률에너지방출률은 Mode I의 G값이 Mode II의 G값보다 크게 계산되었다. Mode I 및 전체 G값은 측면 계면 균열, 모서리 계면 균열, 층간분리 균열의 순서로 크게 계산되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권7호
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• pp.808-815
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• 2007

The optical performance of the mirror fur satellite camera is highly dependent on the adhesive properties between the mirror and its support. Therefore, in order to design a mirror with high optical performance, the mechanical properties of adhesives should be well defined. In this research, the mechanical properties of three kinds of space adhesives are studied. In case of the materials which show nearly incompressible behavior such as space adhesives, it is important to measure shear modulus which governs deviatoric stress components. Also the experiment should be performed in circumstances similar to real manufacturing process of mirror, because extra factors such as size effects, the adhesion effects of primer and reactions between adhesive and primer affect the properties of adhesive regions. In this research shear moduli of the adhesives are determined by using a single lap adhesively bonded joint. For the shear tests, several temperatures have been selected from $-20^{\circ}C$ to $55^{\circ}C$ which is operating temperature range of the adhesive. In the case of linear behavior materials, shear moduli are calculated through a linear curve fitting. Shear stress-strain relation is obtained by using an exponential curve fitting for material which shows non-linear behavior. The shear modulus of each adhesive is expressed as a function of temperature. Characteristics and adaptability of the adhesives are discussed regarding their temperature sensitivity.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권1호
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• pp.83-103
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• 2024

Adhesive bonding is currently widely used in many industrial fields, particularly in the aeronautics sector. Despite its advantages over mechanical joints such as riveting and welding, adhesive bonding is mostly used for secondary structures due to its low peel strength; especially if it is simultaneously exposed to temperature and humidity; and often presence of bonding defects. In fact, during joint preparation, several types of defects can be introduced into the adhesive layer such as air bubbles, cavities, or cracks, which induce stress concentrations potentially leading to premature failure. Indeed, the presence of defects in the adhesive joint has a significant effect on adhesive stresses, which emphasizes the need for a good surface treatment. The research in this field is aimed at minimizing the stresses in the adhesive joint at its free edges by geometric modifications of the ovelapping part and/or by changing the nature of the substrates. In this study, the finite element method is used to describe the mechanical behavior of bonded joints. Thus, a three-dimensional model is made to analyze the effect of defects in the adhesive joint at areas of high stress concentrations. The analysis consists of estimating the different stresses in an adhesive joint between two 2024-T3 aluminum plates. Two types of single lap joints(SLJ) were analyzed: a standard SLJ and another modified by removing 0.2 mm of material from the thickness of one plate along the overlap length, taking into account several factors such as the applied load, shape, size and position of the defect. The obtained results clearly show that the presence of a bonding defect significantly affects stresses in the adhesive joint, which become important if the joint is subjected to a higher applied load. On the other hand, the geometric modification made to the plate considerably reduces the various stresses in the adhesive joint even in the presence of a bonding defect.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.546-551
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• 2010

본 연구에서는 단일겹치기 접착 체결부에 대한 유한요소해석을 통해 요소의 조밀도 및 유한요소의 종류에 따른 접착 층의 변형률 분포를 Tsai의 시험치 와 비교하여 분석하였다. 이를 위해 접합부재의 길이방향, 접착체결부의 길이방향, 접합부재의 두께방향, 접착 층의 두께방향 및 조인트의 폭방향의 요소 조밀 도를 변화시켰다. 또한, 솔리드, 쉘 및 평면 변형률 요소에 따른 효과도 분석하였다. 해석은 단일 겹치기 접착 체결부의 대변형을 고려하기 위한 기하학적 비선형 해석을 수행하였다. 이를 통해 솔리드 요소를 적용할 경우 접착부재의 길이방향으로의 요소 수는 최소 2개 이상이면 해석의 신뢰도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 쉘 요소의 겨우 x/c=1에서 수직 변형률의 시험결과와 22.8%의 오차를 보였으나, 전단응력의 경우에는 1.67%로 시험치와 거의 일치하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1115-1122
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• 2010

본 논문에서는 샌드위치-적층판 단일겹침 접착 조인트의 정적강도를 시험을 통해 연구하였다. 접착제의 두께(3종류 : 0.2, 2, 4 mm)와 환경조건(2가지 : 상온, 고온흡습)을 변화시키면서 총 38개의 시편을 제작하여 시험을 수행하였다. 시험 결과, 접착제의 두께가 0.2mm에서 2 mm 와 4 mm로 증가함에 따라 체결부의 파손강도가 각각 16% 와 30% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 반면 고온흡습 환경에서의 파손강도는, 접착제의 두께가 0.2mm인 경우를 제외하면, 접착제의 열화현상이 적층판과 샌드위치 면재의 층간분리 혹은 층내분리 파손을 지연시켜, 상온건조 환경에 비해 약 12% 가량 높게 나타났다. 접착제의 두께가 얇은 0.2 mm의 경우 시험환경의 효과는 나타나지 않았다.

• 접착 및 계면
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• 제5권2호
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• pp.22-36
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• 2004

Several in-situ testing methods of adhesively bonded joints under static short-time tensile loading are critically analyzed in terms of experimental procedure and data evaluation. Due to its rather homogeneous stress state across the glue line, the tensile-shear test with thick single-lap specimens, according to ISO 11003-2, has become the most important test process for the determination of realistic materials parameters. This basic method, which was improved in both, the experimental part by stepped adherends and easily attachable extensometers and the evaluation procedure by numeric substrate deformation correction and test simulation based on the finite element method (FEM), is therefore demonstrated by application to several kinds of adhesives and metallic adherends. Multi-axial load decreases the strength of a joint. This effect, which is illustrated by an experimental comparison, impedes the derivation of realistic mechanical characteristics from measured force-displacement curves. It is shown by numeric modeling that tensile-shear tests with thin plate substrates according to ISO 4587, which are widely used for quick industrial quality assurance, reveal an inhomogeneous stress state, especially because of relatively large adherend deformation. Complete experimental determination of the elastic properties of bonded joints requires independent measurement of at least two characteristics. As the thick-adherend tensile-shear test directly yields the shear modulus, the tensile butt-joint test according to ISO 6922 represents the most obvious complement of the test programme. Thus, validity of analytical correction formulae proposed in literature for the derivation of realistic materials characteristics is verified by numeric simulation. Moreover, the influence of the substrate deformation is examined and a FEM correction method introduced.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.149-153
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• 2000

Substituting composite structures for conventional metallic structures has many advantages because of higher specific stiffness and specific strength of composite materials. In this work, one-piece propeller shafts composed of carbonfepoxy and glass/epoxy composites were designed and manufactured for a rear wheel drive automobile satisfying three design specifications, such as static torque transmission capability, torsional buckling and the fundamental natural bending frequency. Single lap adhesively bonded joint was employed to join the composite shaft and the aluminum yoke. For the optimal adhesive joining of the composite propeller shaft to the aluminum yoke, the torque transmission capability of the adhesively bonded composite shaft was calculated with respect to bonding length and yoke thickness by finite element method and compared with the experimental result. Then an optimal design method was proposed based on the failure model which incorporated the nonlinear mechanical behavior of aluminum yoke and epoxy adhesive. From the experiments and FEM analyses, it was found that the static torque transmission capability of composite propeller shaft was maximum at the critical yoke thickness, and it saturated beyond the critical length. Also, it was found that the one-piece composite propeller shaft had 40% weight saving effect compared with a two-piece steel propeller shaft.