• 대한기계학회논문집A
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• 제20권10호
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• pp.3173-3185
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• 1996

Multi-model vibration control of laminated composites plates for various fiver orientations has been carried out by making use of piezolectric materials(PZT) as sensors and actuators. Cantilever plate is used as a specimen to test multi-modal vibration supression under random exitation. Impulse technique is applied to determine the natural frequency, the damping ratio(.zeta.) and the modal damping(2.zeta..omega.) of the first bending and the trosion modes. Two independent controllers are implemented to control the two modes simultaneously and established digitally on the basis of the direct negative velocity feedback control with collocated sensor/actuator. Experimental results for various fiber orientations and feedback gains are compared with finite element analysis considering stiffnesses and dampings of piezoeletiric sensors, actuators and bonding layer.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.25-29
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• 2011

몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ 및 $B_{26}$ 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방항 모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에는 이러한 문제들에 대한 연구결과를 제시하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권1호
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• pp.191-204
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• 2015

Control of the mechanical behavior of composite materials and structures under monotonic and dynamic loads for cracks and damage is a vast and complex area of research. The modeling of the different physical phenomena and behavior characteristics of a composite material during deformation play an important role in the structural design. Our study aims to analyze numerically the energy release rate parameter G of a composite laminated plate (glass or boron / epoxy) cross-ply [$+{\alpha}$, $-{\alpha}$] in the presence of a crack between two circular notches under the effect of several parameters such as fiber orientation ${\alpha}$, the crack orientation ${\beta}$, the orientation ${\gamma}$ of the two considered circular notches and the effect of mechanical properties. Our results show clearly that both notches orientation has more effect on G than the cracks and fibers orientations.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권4호
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• pp.274-286
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• 2005

본 연구에서는 편측노치를 갖는 단일 hi판 및 유리섬유/알루미늄 혼합 적층판에 대해 인장하중하의 파괴거동에 따른 음향방출(AE) 특성을 살펴보았다. 단일 알루미늄의 파괴시에 발생하는 AE신호는 저주파수 대역을 갖는 신호와 고주파수 대역을 갖는 신호의 2가지 형태로 분류될 수 있었다. 고주파수 대역의 AE는 0.45mm 변위 보다 큰 후반부 하중단계에서 주로 검출되었다. 유리섬유/알루미늄 혼합 적층판의 경우에는, 고진폭의 긴 유지시간의 신호가 FFT 주파수 해석에 의거하여 거시적인 균열진전이나 A1층과 섬유층 사이의 층간분리에 해당하는 신호로 추정되었다. 위와 같은 AE신호의 해석결과와 광학현미경 및 초음파 스캔에 의한 파괴관찰에 의거하여 섬유층 배향에 따라 상이한 섬유/알루미늄 적층판의 파괴거동과 관련된 AE특성을 규명하였다.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.42-50
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• 2001

본 연구에서는 집중하중을 받는 일방향 보강 섬유 금속 적층판의 손상 개시 모델을 연구하였다. 기존의 복합재료 적층판의 해석에 사용하는 일타 전단변형이론을 수정하여 섬유 금속 적층판의 하중 변위 관계를 구하였고, 유한 요소 해석을 통하여 응력을 계산한 다음 Tsai-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하여 섬유층과 금속판의 파괴 지수를 계산하는 방법으로 섬유 금속 적층판의 손상 개시를 모델링하였다. 단순 인장과 원통형 굽힘 하중에서의 적층 각도에 따른 섬유 금속 적층판의 파괴 지수 분포를 통하여 해석의 타당성을 검증하였으며, 이를 바탕으로 집중하중을 받는 경우 섬유 방향에 따른 파괴 지수를 계산하였다. 계산된 파괴 지수를 손상 개시 하중과 비교하기 위하여 압입 시험을 수행하였다. 압입 시험은 섬유 방향의 영향을 보기 위하여 양단 고정인 경계 조건에서 수행하였다. 손상 개시 하중은 압입 선도의 앞 부분을 Hertz식을 이용하여 회귀 분석한 곡선이 실제 하중 곡선과 달라지는 점으로부터 결정하였다. 다양한 섬유 방향에 따른 압입 시험을 수행하였으며 각각의 손상 개시 하중을 파괴 지수와 비교하였다.

• 폴리머
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• 제24권6호
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• pp.860-868
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• 2000

본 연구에서는 섬유등급, 배향각 및 적층방법을 달리하여 제조한 탄소섬유강화 복합재료의 제조변수에 따른 전자파 차폐 특성에 관하여 고찰하였다. 그 결과, 탄소섬유강화 복합재료의 전자파 차폐효과는 섬유의 배향각도에 크게 좌우되었다. 특히 0$^{\circ}$의 배향각에서는 섬유의 등급에 따른 영향을 나타내었으며, 동일한 탄소섬유라 할지라도 배열방향에 따른 전기적 성질의 변화, 즉 전기적 이방성이 클수록 차폐효과는 커졌다. 각각의 적층방법에 따라 제조된 모든 시편은 83~98%의 차폐효과를 나타내었으나, 대칭구조와 비대칭구조에서는 적층각도가 커짐에 따라 차폐효과가 소폭 감소하였다. 그러나 반복구조에서는 위의 두 가지 구조와는 다른 경향을 나타내었으며, 특히 90$^{\circ}$ 반복구조의 경우 측정 주파수 전 영역에 걸쳐 90% 이상의 차폐력을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.77-81
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• 2021

복합재료의 높은 비강도와 비강성으로 인해 복합재료는 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 탄소 섬유 강화 복합재는 많은 기계적인 구조물에 널리 사용된다. 또한 이방성 특성을 갖는 탄소 섬유 강화복합재는 금속 재료와 달리 섬유 방향에 따라 피로 거동을 이해하는 것은 구조 설계에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 비낌 축(off-axis) 시편에 따라 복합재료의 피로 수명에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 복합재료의 비낌 축 시편(0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 인장 및 피로 시험을 수행하였다. 피로 시험 결과, 복합재의 피로 강도는 섬유 방향이 0도로부터 조금 벗어날수록 피로 강도가 크게 감소하였으며 많이 벗어날수록 적게 감소하였다. 이는 적층 각이 커질수록 섬유의 하중을 지지하는 역할이 감소했기 때문이다. 또한 복합재의 피로 선도에 비낌 축 각도를 평준화하는 피로 강도 비율을 도입하여 피로 수명의 경향을 분석하였다. 피로강도 비율(Ψ)-피로 수명 선도를 이용하여 적층 각도와 관계없이 피로 수명을 단일선으로 표현하였다. 피로 강도비율을 통해 평준화된 피로 선도를 이용하면 2개 이상의 비낌 축 각도를 가지는 복합재의 피로 선도만으로도 임의의 다른 비낌 축 각을 가진 동일한 복합재의 피로 수명 곡선의 도출이 가능하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.323-330
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• 2023

PVA 섬유 보강 시멘트 복합체는 매우 복잡한 미세구조를 가지고 있으며, 재료의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 미세구조 특성을 반영하여 실제 실험과 시너지효과를 내며 효율적인 재료 설계를 가능하게 하는 해석 모델의 개발이 중요하다. PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 역학적 성능은 PVA 섬유의 방향성에 큰 영향을 받는다. 그러나 마이크로-CT 이미지로부터 얻은 PVA 섬유의 회색조 값을 인접한 상과 구분하기 어려워, 섬유 분리 과정에 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 섬유의 3차원 분포를 얻기 위하여 0.65㎛³의 복셀 크기를 가지는 마이크로-CT 이미지 촬영을 수행하였다. 학습에 사용될 학습 데이터를 생성하기 위해 히스토그램, 형상, 그리고 구배 기반 상 분리 방법을 적용하였다. 본 연구에서 제안된 U-net 모델을 활용하여 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 마이크로- CT 이미지로부터 섬유를 분리하는 학습을 수행하였다. 훈련의 정확도를 높이기 위해 데이터 증강을 적용하였으며, 총 1024개의 이미지를 훈련 데이터로 사용하였다. 모델의 성능은 정확도, 정밀도, 재현율, F1 스코어를 평가하였으며, 학습된 모델의 섬유 분리 성능이 매우 높고 효율적이며, 다른 시편에도 적용될 수 있음을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제14권3호
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• pp.245-262
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• 2002

The free vibration analysis of stiffened laminated composite plates has been performed using the layered (zigzag) finite element method based on the first order shear deformation theory. The layers of the laminated plate is modeled using nine-node isoparametric degenerated flat shell element. The stiffeners are modeled as three-node isoparametric beam elements based on Timoshenko beam theory. Bilinear in-plane displacement constraints are used to maintain the inter-layer continuity. A special lumping technique is used in deriving the lumped mass matrices. The natural frequencies are extracted using the subspace iteration method. Numerical results are presented for unstiffened laminated plates, stiffened isotropic plates, stiffened symmetric angle-ply laminates, stiffened skew-symmetric angle-ply laminates and stiffened skew-symmetric cross-ply laminates. The effects of fiber orientations (ply angles), number of layers, stiffener depths and degrees of orthotropy are examined.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권1호
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• pp.107-111
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• 2017

This paper deals with critical buckling load optimization of symmetric angle-ply laminated stepped flat columns under axial compression load. The design objective is the maximization of the critical buckling load and the design variable is the fiber orientations in the layers of the laminates. The classical laminate plate theory is used for the finite element solution of the laminated stepped flat columns. The modified feasible direction (MFD) method is used for the optimization routine. For this purpose, a program based on FORTRAN is exploited. Finally, the optimization results are presented for width ratios (b/B), ratios of fillet radius ($r_1/r_2$), aspect ratios (L/B) and boundary conditions. The results are presented in graphical and tabular forms and the results are compared.