• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권5호
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• pp.635-644
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• 2023

The design of honeycomb sandwich structures is often challenging because these structures can be tailored from a variety of possible cores and face sheets configurations, therefore, the design of sandwich structures is characterized as a time-consuming and complex task. A data-driven computational approach that integrates the analytical method and Artificial Neural Network (ANN) is developed by the authors to rapidly predict the design of sandwich structures for a targeted maximum structural deflection. The elaborated ANN reverse design approach is applied to obtain the thickness of the sandwich core, the thickness of the laminated face sheets, and safety factors for composite sandwich structure. The required data for building ANN model were obtained using the governing equations of sandwich components in conjunction with the Monte Carlo Method. Then, the functional relationship between the input and output features was created using the neural network Backpropagation (BP) algorithm. The input variables were the dimensions of the sandwich structure, the applied load, the core density, and the maximum deflection, which was the reverse input given by the designer. The outstanding performance of reverse ANN model revealed through a low value of mean square error (MSE) together with the coefficient of determination (R2) close to the unity. Furthermore, the output of the model was in good agreement with the analytical solution with a maximum error 4.7%. The combination of reverse concept and ANN may provide a potentially novel approach in designing of sandwich structures. The main added value of this study is the elaboration of a reverse ANN model, which provides a low computational technique as well as savestime in the design or redesign of sandwich structures compared to analytical and finite element approaches.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.201-210
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• 2007

Sandwich composites made of glass fabric epoxy facesheets with aluminum honeycomb core or balsa core is considered for the structural design of bodyshell of a Korean Low Floor Bus. Initially, in order to select the optimal facesheet and core materials in design stage, the flexural response of a sandwich composite is a critical importance. In this study, theoretical formula which could easily and quickly evaluate and obtain the flexural responses such as deflection and flexural stiffness of a sandwich composite subjected to external load was established. This theory could calculate the flexural responses of sandwich composites with narrow as well as wide width and with facesheets of unequal thickness, and also distinguish between the bending and shear effects of deflection. Finite element analysis using ANSYS V10.0 was used to offer the best elements for real sandwich composites, and flexural test according to ASTM C393 was conducted to compare with the results of theoretical formula and finite element analysis. The results show that the flexural responses of sandwich composites using proposed theoretical formula is in good agreement with those of experiment and finite element method.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• 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.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권4호
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• pp.149-158
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• 2008

This article provides strength estimation of T-joint area which made of composite material. Inner and outer structures of medium range surveillance radar are all made of sandwich structure which is made with composite material(CFRP) and aluminum honeycomb core. Since the radar is voluminous and has very complex inner structure, the whole structure cannot be made as one piece. Therefore, usage of T-joints is inevitable. Since some of stress concentration areas were located around T-joint area, series of strength estimations were conducted. Three different configurations were tested to improve mechanical properties(primarily on strength). The results show an improvement on strength to meet calculated strength on stress concentrated T-joint area.

• 항공우주기술
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• 제10권2호
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• pp.114-120
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• 2011

인공위성의 효율적인 열제어를 위해 알루미늄으로 만들어진 하니콤 패널과 OSR로 구성된 방열판을 사용한다. 또한 추가적으로 발열량이 많은 부품의 경우, 알루미늄으로 만들어진 더블러와 히트파이프 등을 이용하여 열제어를 수행한다. 최근 위성 전장 부품의 발열량의 증가로 정해진 위성의 크기, 발사 중량 및 비용으로 더 많은 열을 외부로 효율적으로 방출할 수 있는 방열 능력향상에 대한 필요성으로 새로운 열제어 물질에 대한 연구가 진행 중이다. 특히, 탄소 복합재는 일반적으로 열전도가 매우 높고, 가볍고, 기계적 강성에 좋은 특성이 있어 차세대 열제어를 위한 물질로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 차세대 탄소 복합재인, APG(Annealed Pyrolytic Graphite)와 탄소-탄소 복합재(carbon-carbon composites)를 이용하여 통신패널의 열제어를 수행하는 경우와 기존의 열제어 방식과의 차이를 수치적으로 비교하였다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.209-215
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• 2016

본 논문에서는 두께와 재료의 구성이 변하는 복잡한 형상의 복합재 샌드위치 구조의 파손 거동을 연구하였다. 구조물은 두께가 일정한 알루미늄 하니콤 코어 샌드위치 판넬이, 두께가 줄어드는 폼코어 샌드위치 천이부를 거쳐, 최종적으로는 면재와 면재가 만나 단순 적층판을 이루면서 다른 구조물에 체결되는 형상을 갖는다. 하중은 인장 및 압축하중의 형태로 가해지며 각 3개씩 총 6개 시편에 대한 시험을 수행하였다. 시험 결과 압축시험의 경우 재료불연속선을 따른 면재의 파손에 취약하며, 재료불연속선을 따른 파손을 피할 수 있는 경우 알루미늄 코어와 카본 면재의 디본딩에 의한 파손이 나타남을 알 수 있었다. 파손하중은 디본딩에 의한 파손까지 견디는 경우가 약 16% 높게 나타났다. 인장시험의 경우 파손모드는, 곡률부를 갖는 복합재 구조물에서 가장 취약한 부분인, 플랜지와 웹이 만나는 곡률부의 층간분리 파손이 주를 이루었다. 파손하중은 압축하중이 인장하중에 비하여 약7배 가량 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 구조물은 주로 압축하중을 견디기 위한 목적의 구조물에 적용하여야 할 것으로 보인다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.771-780
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• 2012

나로호(KSLV-1)의 3차 발사에 탑재될 나로과학위성(Naro-Science Satellite)의 개발이 성공적으로 완료되었다. 나로과학위성은 100kg급의 소형 과학위성이며 전형적인 알루미늄 골격 구조에 경량 고강도의 알루미늄 허니컴 샌드위치 패널이 부착된 구조이다. 본 연구에서는 나로과학위성의 설계 요구조건에 대한 동적거동을 시험 및 전산구조 유한요소 수치해석적 방법으로 검증하였다. 연구를 통하여 발사체로부터 인가되는 각종 진동 및 외란으로 인한 파괴와 안전율(safety factor) 확보에 대한 위성 구조체 핵심 설계 및 분석기술을 확보하였다. 이러한 시험 및 수치해석 결과를 바탕으로 위성 구조설계의 신뢰성을 확보하고, 첨단 위성설계 기술의 축적을 통하여 차후 개발될 위성의 중요한 자료로 활용한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.39-44
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• 2007

This rafer explains a durability test of a large train car body made of carbon/epoxy composite material. The composite car body with the length of 23m was manufactured as a sandwich structure composed of an aluminum honeycomb core and CF1263 woven fabric carbon/epoxy faces. In order to evaluate durability of the composite car body, it was excited by two 500kN capacity hydraulic actuators installed underneath the body bolster. The natural frequency of the composite car body under full weight condition was found to be 4.33Hz. Based on this result, the excitation frequency and displacement of 5Hz and ${\pm}1.0mm$, respectively, were used as inputs for the durability test. The test was conducted for $2{\times}10^6$ cycles. During the test, the nondestructive tests using X-ray radiography and dye penetration method was performed to determine the presence of the cracks. Upon completion of the test, no cracks were found.