• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.238-243
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• 2001

This paper predicted the thermal conductivity of spatially reinforced composites(SRC) by applying the volume averaging method and the thermal resistance method. The former method employs existing micro-mechanical theories and conventional transformation rules to constitute relations for the unit cells of the composites and the latter one uses the analogy between the diffusion of heat and electrical charge. To verify the theoretical prediction, the thermal conductivity of 4-D(dimensional) SRC was examined experimentally. The comparison of the numerical results with those measured by the experiment showed good agreement.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.25-38
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• 2004

본 연구에서는 라드와 기지의 강성행렬의 중첩을 통해서 임의의 방향에서 공간적으로 보강된 복합재(SRC)의 강성을 예측하였다. 예측치를 실험과 비교하기 위하여 SRC의 물성치를 측정하였다. 라드방향에서는 강성행렬의 중첩을 통해서 예측된 물성치가 실험치와 일치하였고, 라드에서 벗어난 방향에서는 연성행렬의 중첩을 통해서 예측된 물성치가 실험치와 비교적 일치하였다. 이런 이유로 강성행렬과 연성행렬의 중첩을 공간적으로 조합한 물성치 조화함수를 이용하여, SRC의 모든 방향에서 물성치를 예측하였다. 이러한 물성치 조화함수를 이용한 결과, 예측치와 실험치가 라드방향과 라드에서 벗어난 방향 모두에서 일치하였다

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.177-182
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• 2000

This paper predicted the equivalent stiffness of spatially reinforced composites (SRC) using the volume average of a fiber rod and matrix stiffness, and the strength of SRC using the stiffness reduction and the modified Tsai-Wu composite failure theory. Those equivalent engineering constants are used to analyze the mechanical behavior and the failure of SRC structures. Because the distribution of equivalent engineering constants is varying with the change in SRC shape, we made a program that predicts engineering constants of SRC. Both 3-D and 4-D SRC show the smallest tensile modulus and the largest shear modulus at the maximum rotated direction from each rod. Also the strength properties show the same tendency.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.57-68
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• 2001

본 연구에서는 체적평균 개념과 열저항 개념을 적용하여 공간적으로 보강된 복합재료의 열전도계수를 예측하였다. 체적평균 개념을 적용한 방법은 기존의 미소기계적 이론들과 좌표변환관계를 이용하고, 열저항 개념을 적용한 방법은 열과 전자의 확산에 대한 유사성을 이용하여 SRC의 단위구조의 열전도계수에 대한 구성방정식을 얻었다. 이론적 예측을 검증하기 위해 4-D SRC에 대해 실험을 수행하였으며, 예측결과와 실험결과가 잘 일치함을 보였다.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.39-46
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• 2004

본 연구에서는 공간적으로 보강된 복합재(SRC)의 강도를 예측하였다. 각 방향의 라드(rod)와 라드의 체적에 비례하는 기지의 강성으로 표현되는 구조요소(structural element)를 정의하고, 이 구조요소에 파손판단식을 적용하여 SRC의 강도를 예측하였다. 라드의 파손판단식의 경우는 최대파손변형률을, 기지의 경우는 수정된 Tsai-Wu 파손판단식을 각기 적용하였다. 또한 SRC의 강도를 예측하기 위해서 라드와 SRC의 물성치를 측정하였다. 측정된 물성치는 라드의 인장 파손변형률, 3D SRC의 압축 파손변형률, $45^{\cir}$ 회전된 방향에서의 인장 및 압축 강도와 전단강도들이다. 3D/4D SRC의 강도분포는 각 SRC의 라드방향에서 크게 나타나고 라드에서 벗어날수록 작은 강도 값을 보였다. 강도의 전체분포를 보다 빠르게 계산하기 위해서 하중증분을 유동적으로 사용하였고, 하중이력을 구할 때는 균일한 하중이력을 사용하였다. 3D SRC의 라드방향 압축실험결과 해석의 비교에서 초기 기울기는 서로 잘 일치하였고, 강도값은 18% 정도의 차이를 보였다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.153-162
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• 2002

킥모터용 노즐목에 사용되는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료의 기계적 물성치를 예측하고, 전체 노즐의 기계적 거동해석을 수행하였다. 이러한 3차원 등가물성치는 노즐의 기계적 거동해석에 필요한 3차원 물성치로 이용된다. 노즐목에 사용되어지는 공간적으로 보강된 복합재료는 그 구조에 따라서 물성치분포가 달라지므로 물성치 예측 프로그램을 개발하였다. 지금 개발되고 있는 킥모터용 노즐은 노즐목의 graphite 또는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료, 노즐머리부분과 확장부의 carbon/ phenol, 그리고 확장부 외피의 강철로 구성되어있다. 추력에 가장 큰 영향을 미치는 노즐목의 변형형상은 4-D 탄소/ 탄소 복합 재료가 가장 균일하고, 작은 변형형상을 나타내었다. 이러한 해석 결과에 더하여 4D 탄소/ 탄소 복합재료 노즐목과 그라파이트 노즐목을 가진 모타 시험이 수행되었다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.100-105
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• 2002

This paper predicts the material properties of spatially reinforced composites (SRC) and analyzes the thermo-elastic behavior of a kick motor nozzle manufactured from that material. To find the appropriate SRC structure for the nozzle throat that satisfies given design conditions, the equivalent material properties of the SRC are predicted using the superposition method for those of rod and matrix. Studied are the elastic behavior, temperature distribution, and thermo-elastic behavior of a kick motor nozzle composed of carbon/carbon SRC as a throat part. The elastic deformation of the nozzle composed of 3D carbon/carbon SRC shows asymmetry in a circumferential direction. However, 4D carbon/carbon SRC nozzle shows uniform deformation in the circumferential direction. Stress concentration in connecting parts of the kick motor nozzle is ultimately high due to the high temperature gradient in each connecting part. The thermo-elastic deformations of both the 3D and the 4D SRC nozzles are uniform in the circumferential direction due to the isotropy of CTE of each SRC. The deformation of the 3D SRC nozzle is a slightly smaller than that of the 4D SRC nozzle in the nozzle throat, which is favorably effective on rocket thrust. The circumferential stress is the most critical component of the kick motor nozzle. The 4D SRC nozzle having 1,1,1,1.7 diameters in each direction has the smallest circumferential stress among several SRC nozzles.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.188-195
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• 2022

본 논문은 멀티스케일 공정-구조 해석의 방법론을 제안하고 단섬유층과 직물층으로 이루어진 배터리 하우징 파트에 적용한다. 특별히 마이크로스케일 대표체적요소(RVE: Representative Volume Element)안 기지의 불확정성을 고려하였다. 마이크로스케일의 RVE내 기지 물성의 랜덤한 공간내 분포는 KLE(Karhunen-Loeve Expansion)을 통해 구현하였다. 공간상 랜덤분포된 기지 물성을 갖는 RVE의 유효 물성을 전산균질화를 통해 얻어 매크로스케일 유한요소 모델에 매핑하였다. 또한 하이브리드 공정해석을 통해 압축 성형 해석으로부터 얻은 잔류응력과 섬유배향을 매핑한 유한요소 모델과 드레이핑 공정 해석결과로부터 얻어진 섬유배향을 매핑한 모델을 결합하였다. 본 연구에 제안된 방법은 배터리 하우징 뿐만 아니라 다양한 재료 구성을 갖는 복합재료의 공정-구조해석을 통해 설계요구도를 엄밀하게 평가할 수 있을 것이라 기대된다.