• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권5호
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• pp.745-755
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• 2016

A three-dimensional finite element method is used for analysis of repairing cracks in plates with bonded composite patch in elastic and elastic plastic analysis. This study was performed in order to establish an analytical model of the J-integral for repair crack. This formulation of the J-integral to establish models of fatigue crack growth in repairing aircraft structures. The model was developed by interpolation of numerical results. The obtained results were compared with those calculated with the finite element method. It was found that our model gives a good agreement of the J-integral. The arrow shape reduces the J integral at the crack tip, which improves the repair efficiency.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.308-313
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• 2002

It is known that the composite material shafts using on small boats have various advantages comparing to forged steel shafts, fur examples, specific strength, fatigue strength, corrosion, etc. The analysis of the stresses and strains in the composite material shafts made by filament winding method is presented in this paper. The classical laminated plate theory is applied on the patch cut from the composite material hollow shafts. It is verified that the composite material hollow shafts of diameter 40 mm is the most optimum when the ratio of the inner diameter to the outer is 0.4 and winding angle is 45$^{\circ}$. It is also proven that the shear strain does not change seriously between 30$^{\circ}$and 60$^{\circ}$of winding angles. It is dangerous when the winding angle is over 75$^{\circ}$because the values of shear strain and stress produced on the shaft are too high so it must be avoided to wind the filament by the angle over 75$^{\circ}$.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.35-38
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• 2005

The Objective of this work was to design Composite Antenna Structures (CAS) and investigate impact behavior of CAS which was various curvature. This term, CAS, indicates that structural surface becomes antenna. Constituent materials were selected considering electrical properties, dielectric constants and tangent loss as well as mechanical properties. For the antenna performance, microstrip antenna layers inserted into structural layers were designed for satellite communication at the resonant frequency of 12.5 GHz and final demonstration article was. After making five kinds of curved CAS, which radii of curvature are flat, 200, 150, 100, 50 mm. The antenna performance changed in accordance with variation of curvature. The Reflection coefficient was independent of curvature but the gain decreased with the radius of curvature. The impact test equipment was Dyna-8250 drop weight tester. The impact characteristic in accordance with curvature is maximum absorb energy is same each other. The impact energy was 8.5 J. For various Impact energy test, five energy levels 3 J, 5 J, 7 J, 10 J, 20 J were used. The performance of impact damaged antenna was estimated by measuring the return loss and the radiation pattern. It was revealed that the performance of antenna was not related to the impact damage. Because the impactor did not damage the patch directly. CAS have good impact stability for the antenna performance.

• Computers and Concrete
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• 제27권3호
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• pp.253-268
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• 2021

The present paper treats the free vibration problem of the masonry wall strengthened with thin composite plate by viscoelastic adhesive layer. For this goal two steps are considered in the analytical solution. In the first one, an efficient homogenisation procedure is given to provide the anisotropic properties of the masonry wall. The second one is dedicated to purpose simplified mathematical models related to both in-plane and out-of-plane vibration problems. In these models, the higher order shear theories (HSDT's) are employed for a more rigours description of the shear deformation trough the masonry wall and the composite sheet. Ritz's method is deployed as solution strategy in order to get the natural frequencies and their corresponding loss factors. The obtained results are validated with the finite element method (FEM) and then, a parametric study is undertaken for different kinds of masonry walls strengthened with composite sheets.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권1호
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• pp.331-337
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• 2015

A novel fully-printed microstrip antenna with negative first resonance and dual polarization is proposed. The radiator is printed on the 1-layer substrate instead of multilayers. The -1st resonance results from a composite right- and left-handed(CRLH) structure that has a circumferentially interlocked gap capacitively coupling a patch with a shorted-ring. This compact antenna is provided with a dual-polarization capability by creating two orthogonal linear polarizations in one body with coaxial feeds. The design is carried out by doing full-wave EM field simulation which is compared with the measurement of the fabricated antenna prototype. The measured results give the gain of 5 dBi and the efficiency of 78% at the -1st resonance mode as the center frequency of a downlink channel of the bandwidth over 20 MHz with 29 dB polarization isolation for mobile communication.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.35-46
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.411-418
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• 2012

이 연구에서는 수치해석 실험을 통하여, 원주방향 관통균열을 갖는 원통형 쉘의 패치보강 전후의 거동에 대한 평가와 다양한 변수에 따른 패치보강 효과를 분석하였다. 해석 모델의 신뢰성을 높이기 위해, h-법 및 p-법에 기초한 모델링, 두 가지 방법이 동시에 고려되었다. 또한 선형탄성파괴역학 개념에 기초하여 에너지 방출률을 산정하기 위해, 등가영역적분법 및 가상균열확장법이 고려되었다. 해석 예제로서, 먼저 연구에서 수행된 h-법 및 p-법 유한요소 모델을 검증하기 위해, 패치 보강전의 인장력을 받는 관통 균열이 있는 쉘 구조물이 해석되었으며, 해석 결과값들과 여러 참고문헌 값들이 비교되었다. 그리고 패치 보강된 원통형 쉘 시스템에서의 접착제 두께, 접착제 전단탄성계수, 패치 두께, 패치 재료, 균열 길이 등의 여러 설계 변수에 대한 민감도 해석이 수행되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.88-93
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• 2018

본 연구에서는 입자크기가 서로 다른 할로이사이트 나노튜브(Halloysite nanotube, HNT)와 밀드 카본(Milled carbon, MC) 강화 복합재료를 사용하여 손상된 복합재료 적층판을 계단형 패치 보수법에 따라 수리하고, 손상된 면과 수리면 사이의 접합 계면에 입자가 미치는 기계적, 구조적 영향을 분석하였다. 이 때, 고온고습의 가혹한 수분 환경에 장시간 노출시켜 손상된 판을 형성하는 기존 재료와의 상대적인 재료 물성 회복률을 비교하였으며 기계적 물성 시험을 통해 성능평가를 실시하였다. 그 결과 $70^{\circ}C$ 고온 증류수에서 HNT는 입자 첨가량에 따라 흡습률이 MC에 비해 뚜렷한 차이를 보였으며 인장강도와 굽힘강도의 경우, 대체적으로 HNT로 강화된 복합재를 사용하여 보수한 시험편이 흡습 전과 후 모두 높은 수치를 나타냈다. 특히, 0.5, 1 wt. %의 HNT가 첨가되었을 때 흡습률이 가장 적었고 이는 기계적 강도 증가에 관여하는 하나의 요인으로 작용하였다. 반면 MC는 소량만으로도 높은 흡습 저항성을 나타냈으며 하중의 방향에 따라 강도의 차이가 발생했다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.69-72
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• 2004

A new three-node triangular shell element based on higher order zig-zag theory is developed for laminated composite shells with multiple delaminations. The present higher order zig-zag shell theory is described in a general curvilinear coordinate system and in general tensor notation. All the complicated curvatures of surface including twisting curvatures can be described in an exact manner in the present shell element because this element is based on geometrically exact surface representation. The displacement field of the proposed finite element includes slope of deflection, which requires continuity between element interfaces. Thus the nonconforming shape function of Specht's three-node triangular plate bending element is employed to interpolate out-of-plane displacement. The present element passes the bending and twisting patch tests in flat surface configurations. The developed element is evaluated through the eigenvalue problems of composite cylindrical shells with multiple delaminations. Through the numerical examples it is demonstrated that the proposed shell element is efficient because it has minimal degrees of freedom per node. The present shell element should serve as a powerful tool in the prediction of natural frequency and modes of multi-layered thick laminated shell structures with arbitrary-shaped multiple delaminations.