• 한국재료학회지
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• 제30권1호
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• pp.22-30
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• 2020

Small fishing vessels are manufactured using FRP. Various studies have been conducted to increase the strength of the composite material by mixing alumina powder with resin. Tensile tests and flexural strength tests are conducted to examine the effect of alumina powder on the strength of GFRP. In the current study, resin/alumina composites at different alumina contents (i.e., 0, 1, 5, and 10 vol%) have been prepared. The physical and mechanical properties of the prepared composites have been investigated. From the results, the tensile strength of the specimen with alumina powder mixed in at 10% shows the highest value of 155.66 MPa. The tensile strength of the specimen mixed with alumina powder increases with the amount of alumina powder impregnated. In the flexural strength test, the flexural strength of neat resin without alumina powder has a highest value of 257.7 MPa. The flexural modulus of ALMix-5 has a highest value of 12.06 GPa. Barcol hardness of ALMix-10 has a highest value of 51. We show that alumina powder leads to decreasing cracks on the surface and decreasing length area of delamination.

• Steel and Composite Structures
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• 제12권3호
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• pp.207-230
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• 2012

Nowadays CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) became widely used materials for the strengthening and retrofitting of structures. Many experimental and analytical studies are encountered at literature about strengthening beams by using this kind of materials against static loads and cyclic loads such as earthquake or wind loading for investigating their behavior. But authors did not found any study about strengthening of RC beams by using CFRP against low velocity impact and investigating their behavior. For these reasons an experimental study is conducted on totally ten strengthened RC beams. Impact loading is applied on to specimens by using an impact loading system that is designed by authors. Investigated parameters were concrete compression strength and drop height. Two different sets of specimens with different concrete compression strength tested under the impact loading that are applied by dropping constant weight hammer from five different heights. The acceleration arises from the impact loading is measured against time. The change of velocity, displacement and energy are calculated for all specimens. The failure modes of the specimens with normal and high concrete compression strength are observed under the loading of constant weight impact hammer that are dropped from different heights. Impact behaviors of beams are positively affected from the strengthening with CFRP. Measured accelerations, the number of drops up to failure and dissipated energy are increased. Finite element analysis that are made by using ABAQUS software is used for the simulation of experiments, and model gave compatible results with experiments.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.279-283
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• 2019

구체 비행 시뮬레이터는 6자유도 운동과 무제한 회전 운동을 정밀하고 신속하게 제어하는 비행 훈련용 시뮬레이터이다. 이러한 시뮬레이터를 제작하기 위해서는 고강도 경량화 설계 및 검증이 필요하다. 본 연구에서는 유리섬유강화플라스틱과 폼코어로 구성된 샌드위치 복합재를 이용하여 높은 비강도와 비강성을 확보하고, 내부에 T형 스테인리스 스틸 프레임을 삽입하여 하중에 의한 구체 곡률 변형이 최소화되도록 시뮬레이터를 설계하였다. 그 결과 구체가 접촉하는 각 영역에 균일한 토크 전달이 가능해지고 제어 정확도를 높일 수 있다. 시뮬레이터의 구조 안정성 평가를 위해 유한요소해석을 수행하였으며 재료에 대한 기계적 물성은 ASTM 규격에 따라 측정되었다. 하중 조건은 중력가속도를 고려하고 실제 탑재될 장비와 사용자의 무게를 200 kg으로 가정하였다. 두 가지 상황을 모사하여 하중과 자중에 의해 시뮬레이터에 작용하는 응력과 변위를 해석하고 안전성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.75-83
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• 1999

Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 내열 복합재료의 강화재의 종류와 적층방향에 따른 비열, 열확산 계수, 열전도도를 분석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 비열은 시차 주사 열량법을 이용하여 측정하였으며, 열확산계수는 레이저 섬광법을 이용하여 laminar와 평행방향과 laminar와 직교방향으로 측정하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열확산계수는 온도가 증가함에 따라 감소하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 밀도, 열확산계수 및 비열을 이용하여 계산하였다. 열전도도는 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, carbon/Phenolic의 경우 laminar와 평행방향의 열전도도가 laminar와 직교방향의 열전도도보다 2배 높은 이방성을 나타내었으며 이는 carbon 섬유의 열전도도 이방성 때문으로 해석되었다. 이차원 섬유강화 복합재료의 열전도도를 기지와 강화재의 열전도도와 부피분율을 이용하여 해석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 적층방향에 따라 강화재와 기지의 열전도도를 이용하여 해석하여 carbon 섬유와 silica 섬유의 열전도도를 계산하였다. 계산된 섬유의 열전도도와 기지의 열전도도로부터 섬유의 부피분율에 따른 복합재료의 상온열전도도를 예측할 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권3호
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• pp.313-326
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• 2020

Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars have been introduced as an effective alternative for the conventional steel reinforcement in concrete structures to mitigate the costly consequences of steel corrosion. However, despite the superior performance of these composite materials in terms of corrosion, the effect of replacing steel reinforcement with GFRP on the seismic performance of concrete structures is not fully covered yet. To address some of the key parameters in the seismic behavior of GFRP-reinforced concrete (RC) structures, two full-scale beam-column joints reinforced with GFRP bars and stirrups were constructed and tested under two phases of loading, each simulating a severe ground motion. The objective was to investigate the effect of damage due to earthquakes on the service and ultimate behavior of GFRP-RC moment-resisting frames. The main parameters under investigation were geometrical configuration (interior or exterior beam-column joint) and joint shear stress. The performance of the specimens was measured in terms of lateral load-drift response, energy dissipation, mode of failure and stress distribution. Moreover, the effect of concrete damage due to earthquake loading on the performance of beam-column joints under service loading was investigated and a modified damage index was proposed to quantify the magnitude of damage in GFRP-RC beam-column joints under dynamic loading. Test results indicated that the geometrical configuration significantly affects the level of concrete damage and energy dissipation. Moreover, the level of residual damage in GFRP-RC beam-column joints after undergoing lateral displacements was related to reinforcement ratio of the main beams.

• Carbon letters
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• 제6권2호
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• pp.106-110
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• 2005

In this work, the effects of atmospheric oxygen plasma treatment of carbon fibers on mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites was studied. The surface properties of the carbon fibers were determined by acid/base values, Fourier-transform infrared spectrometer (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. Also, the crack resistance properties of the composites were investigated in critical stress intensity factor ($K_{IC}$), and critical strain energy release rate mode II ($G_{IIC}$) measurements. As experimental results, FT-IR of the carbon fibers showed that the carboxyl/ester groups (C=O) at 1632 $cm^{-1}$ and hydroxyl group (O-H) at 3450 $cm^{-1}$ were observed for the plasma treated carbon fibers, and the treated carbon fibers had the higher O-H peak intensity than that of the untreated ones. The XPS results also indicated that the $O_{1S}/C_{1S}$ ratio of the carbon fiber surfaces treated by the oxygen plasma led to development of oxygen-containing functional groups. The mechanical interfacial properties of the composites, including $K_{IC}$ (critical stress intensity factor) and $G_{IIC}$ (critical strain energy release rate mode II), were also improved for the oxygen plasma-treated carbon fibersreinforced composites. These results could be explained that the oxygen plasma treatment played an important role to increase interfacial adhesions between carbon fibers and epoxy matrix resins in our composite system.

• 폴리머
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• 제36권5호
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• pp.612-616
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• 2012

본 연구는 표면처리에 따른 탄소나노튜브의 표면특성변화가 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 표면처리된 탄소나노튜브의 표면특성은 산-염기도 측정, FTIR, 그리고 XPS를 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlaminar shear strength; ILSS)와 임계응력세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 산-염기 상호반응에 의한 각각의 표면처리된 탄소나노튜브의 표면특성의 변화를 가져오며, 산처리한 MWNTs/탄소섬유/에폭시 복합재료의 경우 미처리 MWNTs, 염기 처리 MWNTs와 비교하여 우수한 기계적 물성을 보였다. 이는 산성을 가지는 MWNTs와 염기성의 에폭시 수지가 산-염기 및 수소결합에 의한 계면 결합력의 향상 때문이라 판단된다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.199-204
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• 2023

저온 분사된 입자와 섬유강화 복합재료 사이의 접착력을 향상시키기 위해 금속 메쉬와 금속 입자/에폭시 접착제가 조합된 중간층이 도입되었다. 저온 분사 입자 및 금속 메쉬 그리고 금속 입자에는 모두 알루미늄을 활용하였다. 높은 변형률 속도에서 중간 층의 응력을 예측하기 위해서는 접착제 물성의 측정 또는 계산이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 금속 입자/에폭시 접착제의 물성을 계산하기 위해 혼합법칙(Rule of mixture)을 활용한 균질화 기법의 연구를 진행하였다. 균질화 기법의 검증을 위해 금속 메쉬/접착제로 구성된 중간층에 알루미늄 입자를 활용한 저온 분사를 진행하여, 실험으로 측정된 입자의 침투 깊이를 유한요소 해석에서 계산된 입자의 침투 깊이와 비교하였다. 시험과 해석에서 저온 분사 입자 혹은 중간층에 도입된 입자 하나 수준 크기의 침투 결과를 확인하였고, 이를 통해 높은 변형률 속도를 갖는 입자강화 복합재료 층의 물성 예측에 있어 균질화 기법이 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.9-18
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• 2005

복합재료가 항공기 구조물 및 기계부품 등에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조물에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 기계적으로 체결이 된 단일 및 다중 핀 하중을 받는 복합재료 평판에서 응력분포에 대한 해석적인 연구를 수행하였다. 또한, 기계적체결부인 핀과 구멍간에서 접촉 문제를 다루기 위하여 접촉응력해석을 이용한 유한요소 모델이 사용되었으며, 응력분포를 정량적으로 비교하기 위하여 무차원화한 응력집중계수를 이용하였다. 단일 핀 하중을 받는 경우에 대하여 적층순서, 원공의 지름에 대한 평판 폭의 비 (W/D ratio), 원공의 지름에 대한 끝단에서 원공까지의 길이의 비 (En ratio), 마찰계수, 와셔의 조임력 등에 대한 영향을 알아보았으며, 다중 핀 하중을 받는 경우에 응력집중계수를 이용하여 핀의 개수, 피치, 열의 개수, 열 간격 및 원공의 배치형상의 영향에 대하여 알아보았다. 단일 핀 하중을 받는 경우에 대한 결과로부터, DBLT (Double-Bias-Longitudinal Transverse) 복합재료 평판에서 응력이 가장 민감하게 나타나는 것을 알 수 있었고, 원공의 지름에 대한 평판 폭의 비와끝단에서 원공까지의 길이의 비에 따른 응력의 변화가 민감하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 다중핀 하중을 받는 경우에 대한 응력해석의 결과로부터, 원공이 2열로 배치된 복합재료 평판에서 응력집중현상이 가장 적게 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 해석을 통하여, 체결부에서 나타나는 응력분포로부터 복합재료 평판에서의 파손형태를 예측할 수 있다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.1-8
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• 2014

Fiber reinforced polymeric plastic (FRP) materials have many advantages over conventional structural materials, i.e., high specific strength and stiffness, high corrosion resistance, right weight, etc. Among the various manufacturing methods, pultrusion process is one of the best choices for the mass production of structural plastic members. Since the major reinforcing fibers are placed along the axial direction of the member, this material is usually considered as an orthotropic material. However, pultruded FRP (PFRP) structural members have low modulus of elasticity and are composed of orthotropic thin plate components the members are prone to buckle. Therefore, stability is an important issue in the design of the pultruded FRP structural members. Many researchers have conducted related studies to publish the design method of FRP structures and recently, referred to the previous researches, pre-standard for LRFD of pultruded FRP structures is presented. In this paper, the accuracy and suitability of design equation for the local buckling strength of pultruded FRP I-shape compression members presented by ASCE are estimated. In the estimation, we compared the results obtained by design equation, closed-form solution, and experiments conducted by previous researches.