• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권1호
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• pp.59-91
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• 2016

Laminated composite shells are commonly used in various engineering applications including aerospace and marine structures. In this paper, using semi-analytical finite strip method, the buckling behavior of laminated composite deep as well as thick shells of revolution under follower forces which remain normal to the shell is investigated. The stiffness caused by pressure is calculated for the follower forces subjected to external fibers in thick shells. The shell is divided into several closed strips with alignment of their nodal lines in the circumferential direction. The governing equations are derived based on first-order shear deformation theory which accounts for through thickness-shear flexibility. Displacements and rotations in the middle surface of shell are approximated by combining polynomial functions in the meridional direction as well as truncated Fourier series with an appropriate number of harmonic terms in the circumferential direction. The load stiffness matrix which accounts for variation of loads direction will be derived for each strip of the shell. Assembling of these matrices results in global load stiffness matrix which may be un-symmetric. Upon forming linear elastic stiffness matrix called constitutive stiffness matrix, geometric stiffness matrix and load stiffness matrix, the required elements for the second step analysis which is an eigenvalue problem are provided. In this study, different parameter effects are investigated including shell geometry, material properties, and different boundary conditions. Afterwards, the outcomes are compared with other researches. By considering the results of this article, it can be concluded that the deformation-dependent pressure assumption can entail to decrease the calculated buckling load in shells. This characteristic is studied for different examples.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.33-40
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• 2003

본 논문은 열경화성수지 적층 복합재료의 낮은 충격 특성과 층간 분리 현상을 개선하고자 열가소성 수지 및 3차원 직조 프리폼을 사용한 복합재료 제조와 물성 특성화에 대한 것이다. 새로운 기술인 co-braiding 성형법으로 열가소성 PEEK 섬유와 탄소섬유를 혼합한 섬유를 제조하였으며. 층간 분리 억제 특성을 현저하게 향상시키기 위하여 두께방향의 섬유를 가지는 3차원 직조형 프리폼을 제조하였다. 혼합섬유로 제조된 프리폼에 열성형 공정을 적용함으로써 열가소성 복합재료를 제조하였으며. 혼합섬유의 PEEK 섬유는 용융온도에서 용융되어 탄소섬유 사이로 함침이 완벽하게 일어남을 확인하였다. 또한, APC-2/AS4 프리프레그를 사용한 준 등방 적층 복합재료를 제조하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료의 특성과 비교하였다. 항공기 소재로서의 적용 가능성을 알아보기 위하여 open hole 인장시험, 충격시험, 및 충격 후 압축시험 등의 결과를 통하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료는 기존의 적층 복합재료보다 우수한 내 충격성 손상허용치를 가짐을 보였다.

• Composites Research
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• 제17권3호
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• pp.1-7
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• 2004

최근 대형 복합재료 구조물 성형에 적합한 공정으로 주목받는 vacuum assisted RTM (VARTM) 공정에 있어, 보강섬유의 조직 내부에 잔류하는 공기를 제거하여 기공함유율을 낮추는 기술의 중요성이 인식되고 있다. 거대기공 혹은 불완전 함침영역은 부적절한 주입구 및 공기배출구의 위치, 혹은 금형의 형상에 의해 발생한다. 미세기공은 불균일한 수지 유동선단의 속도로 인해 유동선단 부분에서 집중적으로 형성되며, 금형충전 공정 도중 수지와 함께 이동한다. 성형이 완료된 제품내의 잔류 기공들은 완성품의 물리적 성질을 저하 및 제품의 파손을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 VARTM 공정에서의 기공의 형성 및 이동을 해석할 수 있는 통합된 거시적/미시적 해석 방법을 개발하였다. 수치해석 프로그램을 개발하여 VARTM 공정에서의 3차원 수지 유동을 해석하였으며, 그에 따른 거대기공 및 미세기공의 분포를 예측하였다.

• 지질공학
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• 제19권4호
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• pp.483-492
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• 2009

터널 및 지하구조물 시공 중 굴착 대상 지반에 대한 정확한 정보 획득은 작업의 효율성과 안전성을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 굴착 중 굴진 대상 암반의 지질 구조를 신속하고 정확하게 감지하기 위하여 천공탐사 기법을 이용하였다. 유압 착암기 천공 시 발생하는 천공속도, 회전압, 피드압 등의 기계량을 측정하여 분석하였으며, 이를 통해 암석과 지질 구조적 특성에 의해 변화되는 암반 특성을 평가 하였다. 터널 시공현장에서 굴착 중 획득된 천공데이터 분석에 의해 평가된 암반 정보는 굴착 전 수행된 선진수평시추 및 TSP 탐사 결과와 비교하여 신뢰성을 검토하였으며, 그 결과 천공 데이터의 변화가 암반 특성 및 불연속면 예측을 위해 효율적으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.85-97
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• 2005

보강토 구조물은 그동안의 다양한 분야에서의 적용을 통해 기존의 옹벽구조물의 대체 공법으로서 그 적용성을 인정받고 있다. 최근 들어 교대 및 철도 시설 등에 적용됨에 따라 단기적인 안정성 이외에 장기적으로 지속하중 혹은 반복하중에 노출됨에 따른 장기거동에 대한 연구의 필요성이 높아가고 있다. 본 연구에서는 이러한 연구의 필요성에 근거하여 보강토체에 발생할 수 있는 장기변형 특성 고찰에 주안점을 두고 우리나라에서 생산되는 지오그리드와 화강풍화토로 형성된 보강토에 대한 지속하중 혹은 반복하중 등 다양한 하중이력에 대한 보강토 구조물의 장기 변형 특성 메카니즘을 평면변형압축(plane strain compression; PSC)시험을 통해 고찰하였다. 그 결과 보강토의 시간 의존적 압축변형은 보강토체에 작용하는 하중 특성뿐만 아니라 보강재의 역학적 특성에도 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 선행하중을 작용함으로써 시간 의존적 잔류변형을 제어할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권3호
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• pp.207-215
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• 2015

환경문제를 야기시켰던 해상용 FRP재활용에 대해 지난 10여 년간 다양한 국가적 지원이 이루어져서 폐FRP로부터 콘크리트 강화용 섬유 제작이 진행되어 왔다. 이렇게 제작된 강화 콘크리트에 대해 구조적 능력까지 시험한 바 있다. 시험 테스트 결과 재활용 FRP 가루를 사용한 콘크리트는 고강도 콘크리트의 압축강도를 감소시키지 않았을 뿐 만 아니라, 고강도 콘크리트의 내폭 특성을 상당히 증대시켰다. 그러나 폐FRP로부터 매트층의 분리 방법이 안정화되지 않았기 때문에 폐FRP 섬유 가루의 특성에 대한 연구는 종결되지 않았다. 본 연구는 폐FRP로부터 매트층을 분리하는 효과적이며 친환경적인 새로운 방법에 관한 것이며, 이것은 내폭성이 강한 제품이나 구조물에 적합한 FRP섬유가루 생산 공정에 유용한 재활용 공정이라 생각한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.483-491
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• 2011

본 연구에서는 구조용강재의 샤르피 충격시험(Charpy Impact Test)을 통해 저온에서의 충격 인성(Impact Toughness) 평가를 실시하여 사용 가능 온도를 파악함으로써 강재의 극한지 적용성을 검토하였다. 본 시험에 사용된 강재는 용접구조용강 중 현재 가장 널리 쓰이는 강종인 SM490B와 TMCP (Thermo-Mechanical Control Process)법에 의해 제조된 고강도 강재인 SM570-TMC이다. 또한, 본 시험결과와의 비교를 위해 남극 세종기지 건설시 사용실적이 있는 일반구조용강인 SS400에 대해서도 시험을 수행하였다. 대부분의 강구조물은 용접에 의해 제작되므로, 강재의 극한지 적용성 검토를 위해 용접시험판을 제작하여 모재(Base Metal), 용접금속(Weld Metal) 및 열양향부(Heat Affected Zone)에 대해서 충격시험을 실시하였다. 단, SS400의 경우에는 용접구조용강재가 아니므로 모재에 대해서 충격시험을 실시하였다. 대상 강재의 샤르피 충격시험을 통해서 저온에서의 충격흡수에너지 값을 구하고 이를 강재의 항복응력에 따른 충격흡수에너지의 기준값과 비교함으로써 강재의 사용온도를 결정하였으며, 이를 통해서 구조용강재의 극한지 적용성을 검토하였다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.363-370
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• 2021

본 연구에서는 유기용매에 저항성이 뛰어난 소재인 polyketone 고분자를 사용하여 열유도 상분리법(TIPS)으로 유기용매 저항성 중공사 분리막을 제조하였다. 희석제는 green solvent로 알려진 PEG300, DMSO₂, glycerine을 사용하였으며, 이때 사용된 diluent에 따라 나타나는 구정형 구조를 가지는 고-액 상분리와 bicontinuous한 구조를 가지는 액-액 상분리를 관찰하였다. 전반적인 분리막의 특성은 SEM, 수투과도, 기계적 강도, 내화학실험을 사용하여 고찰하였으며, 본 연구에서는 다양한 희석제가 적용된 polyketone 중공사 분리막의 제조와 그 상호관계에 대해 심도 있게 연구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.3-4
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• 2000

Many researchers are interested in the synthesis and characterization of carbon nitride and diamond-like carbon (DLq because they show excellent mechanical properties such as low friction and high wear resistance and excellent electrical properties such as controllable electical resistivity and good field electron emission. We have deposited amorphous carbon nitride (a-C:N) thin films and DLC thin films by shielded arc ion plating (SAIP) and evaluated the structural and tribological properties. The application of appropriate negative bias on substrates is effective to increase the film hardness and wear resistance. This paper reports on the deposition and tribological OLC films in relation to the substrate bias voltage (Vs). films are compared with those of the OLC films. A high purity sintered graphite target was mounted on a cathode as a carbon source. Nitrogen or argon was introduced into a deposition chamber through each mass flow controller. After the initiation of an arc plasma at 60 A and 1 Pa, the target surface was heated and evaporated by the plasma. Carbon atoms and clusters evaporated from the target were ionized partially and reacted with activated nitrogen species, and a carbon nitride film was deposited onto a Si (100) substrate when we used nitrogen as a reactant gas. The surface of the growing film also reacted with activated nitrogen species. Carbon macropartic1es (0.1 -100 maicro-m) evaporated from the target at the same time were not ionized and did not react fully with nitrogen species. These macroparticles interfered with the formation of the carbon nitride film. Therefore we set a shielding plate made of stainless steel between the target and the substrate to trap the macropartic1es. This shielding method is very effective to prepare smooth a-CN films. We, therefore, call this method "shielded arc ion plating (SAIP)". For the deposition of DLC films we used argon instead of nitrogen. Films of about 150 nm in thickness were deposited onto Si substrates. Their structures, chemical compositions and chemical bonding states were analyzed by using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and infrared spectroscopy. Hardness of the films was measured with a nanointender interfaced with an atomic force microscope (AFM). A Berkovich-type diamond tip whose radius was less than 100 nm was used for the measurement. A force-displacement curve of each film was measured at a peak load force of 250 maicro-N. Load, hold and unload times for each indentation were 2.5, 0 and 2.5 s, respectively. Hardness of each film was determined from five force-displacement curves. Wear resistance of the films was analyzed as follows. First, each film surface was scanned with the diamond tip at a constant load force of 20 maicro-N. The tip scanning was repeated 30 times in a 1 urn-square region with 512 lines at a scanning rate of 2 um/ s. After this tip-scanning, the film surface was observed in the AFM mode at a constant force of 5 maicro-N with the same Berkovich-type tip. The hardness of a-CN films was less dependent on Vs. The hardness of the film deposited at Vs=O V in a nitrogen plasma was about 10 GPa and almost similar to that of Si. It slightly increased to 12 - 15 GPa when a bias voltage of -100 - -500 V was applied to the substrate with showing its maximum at Vs=-300 V. The film deposited at Vs=O V was least wear resistant which was consistent with its lowest hardness. The biased films became more wear resistant. Particularly the film deposited at Vs=-300 V showed remarkable wear resistance. Its wear depth was too shallow to be measured with AFM. On the other hand, the DLC film, deposited at Vs=-l00 V in an argon plasma, whose hardness was 35 GPa was obviously worn under the same wear test conditions. The a-C:N films show higher wear resistance than DLC films and are useful for wear resistant coatings on various mechanical and electronic parts.nic parts.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.357-363
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• 2005

건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 SM570TMC 강재로 제작된 박스형 및 H형 단면을 갖는 기둥의 국부좌굴강도를 평가하기 위해서 중심압축실험을 세장비를 변수로 수행하였다. 단주압축 실험결과 판폭두께비의 제한치를 만족하는 기둥부재의 최대내력은 국부좌굴에 의해 결정되며, 판폭두께비를 만족시키지 못하는 경우에는 최대내력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생되었으나 급격한 내력저하는 발생되지 않았다. 장주압축 실험결과 SM570TMC 강재는 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법에서 정하고 있는 설계기준을 만족하였다.