• Steel and Composite Structures
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• 제7권5호
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• pp.355-376
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• 2007

The purpose of this study is to predict and investigate the time-dependent creep behavior of composite materials. For this, firstly the evaluation method for the modulus of elasticity of whole fiber and matrix is presented from the limited information on fiber volume fraction using the singular value decomposition method. Then, the effects of fiber volume fraction on modulus of elasticity of GFRP are verified. Also, as a creep model, the nonlinear curve fitting method based on the Marquardt algorithm is proposed. Using the existing Findley's power creep model and the proposed creep model, the effect of fiber volume fraction on the nonlinear creep behavior of composite materials is verified. Then, for the time-dependent analysis of a composite material subjected to uniaxial tension and simple shear loadings, a user-provided subroutine UMAT is developed to run within ABAQUS. Finally, the creep behavior of center loaded beam structure is investigated using the Hermitian beam elements with shear deformation effect and with time-dependent elastic and shear moduli.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.759-766
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• 2004

강섬유(steel fiber) 보강은 전단 강도와 같은 콘크리트 구조 부재의 많은 공학적 특성들을 현저히 향상시킨다. 본 연구는 구조 부재로의 실용적 사용을 위해 강섬유의 형상, 형상비, 혼입률, 강섬유 계수를 강도 특성 및 변형 특성의 수준으로 평가하였다. 기존 연구 및 본 연구의 재료 시험 결과들을 평가한 결과, 양단고리형 및 최대골재치수의 1.5배 이상되는 길이의 강섬유의 강도 보강효과가 우수한 것으로 판단된다. 또한 강도 및 변형 능력에 대한 상세 시험결과로부터, 형상비 75, 혼입률 $1.5\%$가 적절한 것으로 판단된다. 결론적으로 재료 성능 시험 결과들을 통계적로부터 추정한 결과, 강섬유 계수, 할렬인장강도, 휨강도가 SFRC의 주요한 특성인자로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권9호
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• pp.2770-2781
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• 1996

Longitudinal shear modulus of continuous fiber reinforced 2-phase composites is predicted by theoretical and numerical analysis methods. In this paper, circular, hexagonal and rectangular shapes of reinforced fiber are considered using unit cell concept. And fiber array is regular rectangular and hexagonal fiber arrangement. Longitudinal shear modulus is a function of fiber distribution pattern and fiber volume change. It is found that the rectangular array has a higher longitudinal shear modulus than the hexagonal one. Also, the rectangular fiber shape in lower fiber volume fraction and the circular fiber shape in higher fiber volume fraction show the higher longitudinal shear modulus. And it has been found that the theoretical and numerical predictions of the longitudinal shear modulus give a good agreement with the experimental data at lower fiber volume fraction. Both the distance and stress transfer between the fibers are discussed as the major determing factors.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.125-135
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• 2011

폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료와 구조용 합성섬유의 부착특성을 평가하였다. 폴리프로필렌섬유는 0.10%, 0.15% 및 0.20%의 체적비로 적용하여 dog-bone 시험을 실시하였다. 구조용 합성섬유와 폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료 사이의 부착강도는 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 증가하였으나 0.20% 이상이 되면 감소하였다. 또한 폴리프로필렌섬유의 첨가는 계면인성과 마찰저항을 증가시킨다. 인발시험 후 구조용 합성섬유 표면의 미소구조 분석은 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 긁힘 현상이 증가하였다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.273-278
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• 1998

In this paper, basic micro-mechanical properties of unidirectional CFRP composite shell such as bonding strength, fiber volume fraction and void fraction are measured and tensile strength test is performed with a fixture. And then fracture surfaces are observed by SEM. In case of basic micro-mechanical properties, bonding strength is reduce with decreasing of radius of each ply in a shell for the effect of residual stress, fiber volume fraction is smaller than plate, and void fraction is vise versa. For these reason, tensile strength of shell is smaller than plate fabricated with same prepreg. For failure mode shell has many splitted part along its length, and it is assumed that this phenomenon is caused by the difference of bonding strength for residual stress.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.82-88
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• 2007

This work is to fabricate a precise optical fiber array using polymer composite for optical interconnection. Optical fiber array has to satisfy low optical loss requirement less than 0.4 dB according to temperature change. For this purpose, design criteria for an optical fiber array was derived. The coefficient of thermal expansion of silica particulate epoxy composites was affected by volume fraction of silica particles. And also, elastic modulus of silica particulate epoxy composites was affected by volume fraction of silica particles. To obtain the coefficients of thermal expansion below $10{\times}10E-6/^{\circ}C$ and elastic modulus more than 20 GPa , we chose the volume fraction more than 76%. Using silica particulate epoxy composites with the volume fraction 76%, 8-channel optical fiber array with dimensional tolerances below $1\;{\mu}m$ was manufactured by transfer molding technique using dies with the uniquely-designed core pin and precisely-machined zirconia ceramic V block. These optical fiber arrays showed optical loss variations within 0.4 dB under thermal cycling test and high temperature test.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.233-239
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• 2007

본 연구의 주요 목적은 시멘트 복합 재료의 소성 수축 균열 제어에 폐 PET병으로부터 만들어진 재생 PET 섬유의 효과를 평가하는 것이다. PET은 플라스틱 재료라 알려진 재료로 음료수 병 등에 다양하게 적용되어 왔다. 그렇지만 폐 PET 병은 사용 후에 환경적 측면에서 큰 문제점으로 부각되고 있다. 따라서 폐 PET 병을 재활용하는 방법에 대한 연구는 환경 및 경제적 측면에서 중요하게 되었다. 폐 PET 병을 재활용하는 방법 중 시멘트 복합 재료의 보강 섬유로 사용하는 방법은 효과적인 방법 중에 하나이다. 본 연구에서는 시멘트 복합 재료의 소성 수축 균열에 재생 PET 섬유의 형상 및 길이의 효과를 얇은 슬래브 실험을 통해서 조사하였다. 실험 계획은 섬유의 형상, 길이 및 혼입률의 영향을 이해하기 위하여 수행하였다. 재생 PET섬유의 형상은 straight, crimped및 embossed type의 3가지 형상을 포함하며, 각 3가지 섬유형상 마다 3가지 수준의 섬유 혼입률 및 2가지 종류의 섬유 길이에 대해서 조사하였다. 실험 결과 재생 PET섬유는 시멘트 복합 재료의 소성 수축 균열에 효과적이었다. 섬유의 길이의 관점에서 길이가 긴 섬유는 섬유의 형상이 동일할 때 섬유체적비가 적을 때 효과적이며, 섬유체적비가 증가하면 길이가 짧은 섬유가 더욱더 효과적이었다. 또한 embossed type의 섬유는 적은 섬유 혼입률에서 다른 형상의 섬유보다 소성 수축 균열 제어 효과가 우수하였으며, 높은 섬유 혼입률에서는 straight type의 섬유가 다른 형상의 섬유보다 시멘트 복합 재료의 소성 수축 균열 제어에 가장 효과적이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권6호
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• pp.359-363
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• 2013

Silicon carbide and its composites are being considered as a nuclear fuel cladding material for LWR nuclear reactors because they have a low neutron absorption cross section, low hydrogen production under accident conditions, and high strength at high temperatures. The SiC composite cladding tube considered in this study consists of three layers, monolith CVD SiC - $SiC_f$/SiC composite -monolith CVD SiC. The volume fraction of SiC fiber and surface roughness of the composite layer affect mechanical and corrosion properties of the cladding tube. In this study, various types of SiC fiber preforms with tubular shapes were fabricated by a filament winding method using two types of Tyranno SA3 grade SiC fibers with 800 filaments/yarn and 1600 filaments/yarn. After chemical vapor infiltration of the SiC matrix, the surface roughness and fiber volume fraction were measured. As filament counts were changed from 800 to 1600, the surface roughness increased but the fiber volume fraction decreased. The $SiC_f$/SiC composite with a bamboo-like winding pattern has a smaller surface roughness and a higher fiber volume fraction than that with a zigzag winding pattern.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.129-135
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• 2021

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정에서 발생하는 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중에 미치는 영향을 확인하기 위해서 Vasiliev가 제안한 원통형 복합재 격자 구조 좌굴하중 이론식을 변형하여 섬유체적비에 따른 좌굴하중 저하를 확인하였다. 섬유체적비에 따라 격자 구조 리브의 각 층의 두께를 달리하였으며, 혼합법칙을 사용하여 각 층별로 물성치를 다르게 적용하였다. 구조물 크기, 두께, 섬유체적비 평균값을 달리한 유한요소모델에 대한 선형좌굴해석을 수행하였다. 최종적으로 이론식을 사용한 등가모델의 좌굴 하중 계산 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중 저하의 원인이 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.421-424
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• 2008

초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 역학특성은 높은 인장강도와 균열 이후의 높은 연성발현을 들 수있다. 본 연구에서는 섬유혼입률의 변화에 따른 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화 특성을 시험적으로 규명하고, 시험결과를 토대로 FEM 해석을 통해 변형성능을 정확하게 추정할 수 있는 인장 연화모델을 구축하고자 하였다. 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동은 강섬유의 혼입률에 관계없이 일정한 값의 초기강성을 나타내었으며, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하고 연화거동은 취성적인 것으로 나타났다. 노치낸 보에 대한 3점 휨실험 결과를 토대로 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화곡선을 얻기 위해 Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하였으며, 섬유혼입률과 임계균열폭의 함수로서 인장연화모델을 제안하였다.