• Smart Structures and Systems
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• 제28권6호
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• pp.745-760
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• 2021

Dynamic buckling of structure is one of the failure modes that needs to be considered since it may result in catastrophic failure of the structure in a short period of time. For a thin fiber-reinforced polymer (FRP) plate under compression, buckling is an inherent hazard which will be intensified by the existence of defects like holes, cracks, and delamination. On the other hand, the growth of the delamination is another prime concern for thin FRP plates. In the current paper, reinforcing the plates against buckling is realized by using SMA wires in the form of stitches. A numerical framework is proposed to simulate the dynamic instability emphasizing the effect of the SMA stitches in suppressing delamination growth. The suggested algorithm is more accurate than the other methods when considering the transformation point of the SMA wires and the modeling of the cohesive zone using simple and yet reliable technique. The computational design of the method by producing the line by line orders leads to a simple algorithm for simulating the super-elastic behavior. The Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in the form of user material subroutines (VUMAT). The normal bilinear spring model is used to reproduce the cohesive zone behavior. The nonlinear finite element formulation is programmed into FORTRAN using the Newmark-beta numerical time-integration approach. The obtained results are compared with the results obtained by the finite element method using ABAQUS/Explicit solver. The obtained results by the proposed algorithm and those by ABAQUS are in good agreement.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.217-238
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• 2023

In this study, a parametric study was performed considering material properties of concrete, material properties of steel, the number of longitudinal reinforcement (reinforcement ratio), CFRP ply orientations, a number of layers as variables by using ABAQUS. Firstly, the parameters used in the Hashin failure criteria were verified using four coupon tests of CFRP. Secondly, the numerical models of the beams strengthened by CFRP were verified using five experimental data. Finally, eighty numerical models and eighty analytic calculations were developed to investigate the effects of the aforementioned variables. The results revealed that in the case of using fibrous polymer to prevent shear failure, the variables related to reinforced concrete significantly affected the behavior of specimens, whereas the variables related to CFRP composite have a slight effect on the behavior of the specimens. As a result of numerical analysis, while the increase in the longitudinal tensile and compression reinforcement, load bearing capacity increases between 23.6%-70.7% and 5.6%-12.2%, respectively. Increase in compressive strength (29 MPa to 35 MPa) leads to a slight increase in the load-carrying capacity of the specimens between 4.6% and 7.2%. However, the decrease in the compressive strength (29 MPa to 20 MPa) significantly affected (between 6.4% and 8.1% decrease observed) the behavior of the specimens. As the yield strength increases or decreases, the capacity of specimens increase approximately 27.1% or decrease 12.1%. The effects of CFRP ply orientation results have been obtained as a negligible well approximately 3.7% difference. An increasing number of CFRP layers leads to almost no effect (approximately 2.8%) on the behavior of the specimen. Finally, according to the numerical analysis, the ductility values obtained between 4.0 and 6.9 indicate that the beams have sufficient ductility capacity.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.355-360
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• 2023

에폭시계 탄소섬유복합재는 고유의 높은 취성특성으로 인해 산업 응용에 적합성에 한계로 인성 특성을 향상시키기 위한 광범위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 최소 함량을 활용하는 데 중점을 두고 PA6입자(pPA6)와 CTBN에 의한 인성 메커니즘을 평가하는 데 초점을 맞춰 Mode I 파단 인성 및 인장강도 분석을 통해 다양한 농도의 p-PA6와 CTBN 첨가제, 즉 0.5, 1, 2.5 및 5 phr의 영향을 평가하였다. p-PA6는 1 phr의 비교적 낮은 비율에서 인성이 강화되었으며, 인장강도를 유지하면서 동시에 향상된 인성에 기여하는 지속적인 파단 거동으로 나타났다. 또한, p-PA6의 입자 응집에 영향에 의해 전체적인 인성 메커니즘에 영향을 미치는 것을 확인하였다. CTBN 첨가는 2.5 phr 이상의 높은 농도에서 인성의 증가하나, 인장강도의 감소를 동반하고 취성을 나타내는 기존의 복합재와 유사한 파단 거동을 관찰하였으며, p-PA6, CTBN 두 첨가 기술은 특정 농도 조건에서 인장강도를 미세하게 향상시키는 것으로 확인하였다. 해당 결과를 통해 p-PA6, CTBN 강화 기술 적용에 최적화된 조건이 확립하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권4호
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• pp.225-233
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• 1997

초음파법을 이용한 금속 복합재료의 비파괴 평가 방법을 확립하기 위하여 용탕단조법으로서 SiC/AC8A 합금계 금속 복합재료를 제조하였다. 이때 입자의 크기가 기계적 특성과 초음파 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 강화 입자의 크기를 4.86, 8.09, $11.44{\mu}m$로 서로 다른 세 종류로 달리하였으며, 또한 강화입자 함유량이 초음파 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 각 강화 입자의 크기에 대하여 강화 입자 함유율을 14, 22.5, 27.5, 35%의 네 종류로 시료를 준비하였다. 이와 같은 시료에 대하여 기계적 성질중에서 가장 기본이 되는 탄성계수에 대하여 초음파 음속법을 이용하여 그 유효성 및 측정 정도에 대하여 검토를 하였으며 초음파 음속, 감쇠 특성을 이용한 금속 복합재료의 미세조직 평가 방법에 대하여서도 검토하였다. 그 결과, 초음파 음속법에 의한 탄성계수 측정은 기계적 시험에 의한 변형률 측정법과 같은 측정 정도를 나타낼 수 있을 정도로 유효할 뿐만 아니라 초음파 음속, 감쇠 특성을 이용하면 금속 복합재료의 조직 인자중 특히 강화 섬유의 크기 및 함유율을 비파괴적으로 정도 높게 평가할 수 있다는 것을 알았다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.818-824
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• 2018

CFRP는 경량화 소재로 각광받고 있으며, 해양산업에서도 고급요트와 특수목적 선박 등에 사용되고 있다. 전기추진체계 또한 친환경 추진 방법으로써, 요트와 소형 여객선 등의 주 추진계로 활용되고 있다. 본 연구에서는 소형선박의 선체소재와 추진계를 각각 CFRP와 전동기로 교체하였을 때의 경량화 효과를 정량적으로 비교분석하였다. 45ft GFRP 선박을 대상으로 사례연구를 수행하였으며, 선체소재를 설계원안과 동일 함침율 기준의 CFRP로 재설계하였고, 추진계는 설계원안의 동일 마력, 항해거리를 유지할 수 있도록 전동기와 배터리 시스템을 설계하였다. 연구결과 CFRP 소재는 선각을 45 % 정도 경량화 할 수 있었고, 전기추진체계는 기관부를 58 % 경량화 할 수 있음을 확인하였다. 다만 전기추진체계의 경우, 디젤 추진체계의 항해거리를 확보하기 위하여 상당한 양의 배터리 팩을 필요로 하기 때문에, 현실적인 수준에서의 경량화 실효성은 없는 것으로 확인되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권6호
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• pp.530-537
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• 2011

연구는 SHCC의 건축시공 현장적용을 목적으로 현장 제조설비인 배치플랜트 2-Shaft 믹서를 이용하여 SHCC 제조 및 타설을 통해 실부재 실험을 실시하고, 이를 실내실험 결과와 비교 검토함으로서 향후 SHCC의 현장적용을 위한 기초자료로 제시하고자 하였다. 그 결과, 실내 Omni 믹서와 2-Shaft 믹서에서 SHCC 제조시 인장강도는 유사하였지만, 변형률에서 Omni 믹서가 2.5 % 이상 우수하였다. 배치플랜트 3500 L 2-Shaft 믹서에서 제조된 SHCC의 경우, 실내 100 L 2-Shaft 믹서에서 제조한 SHCC에서 인장 성능이 보다 높게 나타났다. SHCC의 현장적용 확대를 위해서는 배치플랜트 현장 제조시 건비빔, 모르타르 비빔시간을 충분히하여 매트릭스를 균질성을 확보하고, 비빔단계에서 적절한 점성 및 유동성을 확보할 수 있는 다양한 방법을 고려해야 한다.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.67-81
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• 2021

그라우팅 공법은 연약지반의 보강과 방수 및 지하수위저하 또는 상승과 진동으로 인한 침하 및 부등침하로 손상된 구조물의 지지력을 높이고 차수를 높이는 목적으로 사용된다. 본 연구는 보강섬유를 이용하여 그라우트재료의 강도와 경화시간을 증대시키기 위하여 고로슬래그 기반의 무시멘트 그라우트재를 개발하고자 하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 고로슬래그 3종 미분말의 알칼리 자극제인 수산화칼슘을 미분말 형태로 배합하여 사용하였고 수산화칼슘의 함유량은 고로슬래그 미분말 대비 10, 20, 30%까지 치환하여 사용하였다. 또한 보강섬유 유무에 따른 강도를 비교하기 위하여 각 섬유를 0.5%씩 추가하여 실험을 수행하였다. 보강섬유인 아라미드 및 탄소섬유 함유량이 증가함에 따라 일축압축강도가 증가하였는데 이는 그라우트재 내에 섬유에 의한 가교작용이 일축압축강도를 증가시킨 것으로 확인할 수 있다. 또한 알칼리자극제의 함유량이 증가할수록 일축압축강도가 증가하였으나 순수한 시멘트 100%일 때 보다는 낮은 강도를 확인할 수 있었다. 이는 알칼리자극제인 수산화칼슘이 고로슬래그 미분말과 반응했을 때 강도 증가에 영향을 미칠 수는 있으나, 시멘트와 비교하였을 때 미분말형태보다는 용액의 형태가 더 효과적이라는 것을 알 수 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권2호
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• pp.127-133
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• 2019

목적: 본 연구의 목적은 주조 금속 포스트, 기성 섬유강화형 포스트 그리고 치과영역에서 새롭게 주목 받고 있는 재료인 polyetherketoneketone(PEKK)으로 제작한 포스트로 수복된 근관 치료 치아의 파절 강도 및 파절 양상에 대해 조사하는 것이다. 재료 및 방법: 총 21개의 하악 소구치를 포스트 재료에 따라 각각 7개씩 3개의 군으로 무작위로 분류하였다. 그룹 A는 주조 금속 포스트 코어; 그룹 B는 기성 섬유강화형 포스트 및 레진 코어; 그룹 C는 밀링된 PEKK 포스트 코어로 수복하였다. 모든 시편은 금속관으로 수복하였다. 각각의 시편들을 제작 후 만능 시험기를 사용하여 2 mm/min 속도로 치아 장축에 대해 135도의 정적 하중을 가하여 파절 강도를 측정하고, 파절 양상에 대해 조사하였다. 결과 분석은 유의수준 ${\alpha}=.05$에서 Kruskal-Wallis test 후 사후검정으로 Mann-Whitney U test를 시행하였다. 결과: PEKK 포스트 파절 강도는 주조 금속 포스트와 기성 섬유강화형 포스트에 비해 낮은 값을 보였다. 파절양상에 있어서는 육안과 현미경, 방사선 사진을 통해 살펴본 결과 금속 포스트 코어에서는 치근파절의 양상이 대부분 나타난 반면 기성 섬유 강화형포스트는 포스트의 탈락이 주로 발생하였다. PEKK 포스트 코어의 경우 치아와 포스트가 함께 파절되는 양상이 주로 나타났다. 결론: 치관부 치질이 심하게 손상된 치아 수복 시 적절한 재료의 선택이 필요하며, PEKK 포스트의 임상적 적용을 위해서는 강도 향상에 대한 연구가 더 필요할 것으로 보인다.

• 공업화학
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• 제21권2호
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• pp.217-223
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• 2010

일반적으로 FRP 폐기물은 단순하게 매립하거나 소각처리하고 있다. 매립은 난분해성으로 인하여 토양을 영구 오염시키고, 소각은 분진과 유독가스를 발생시키게 된다. FRP 폐기물의 처리방법으로 매립, 소각, 화학적 재활용, 재료적 재활용 및 연소열의 에너지활용 등 몇 가지 방법이 알려져 있다. 재료적 재활용을 포함한 모든 처리방법이 경제적 기술적 환경적 관점에서 제한적인 요소를 가지고 있다. 그러나 재료적 재활용방법이 가장 바람직한 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 재료적 재활용의 가능성을 조사할 목적으로 불포화폴리에스테르수지의 첨가량을 다양하게 변화(25, 30, 35 wt%)시키고 또 충전재 대신 폐FRP 미분말을 대체(0, 25, 50, 75, 100 wt%) 사용하여 다양한 BMC시편을 제조하였다. 제조한 BMC시편의 물리적 특성을 평가하기 위하여 인장강도, 굴곡강도, 충격강도, 내열수성시험 및 전자현미경 관찰을 행하였다. 시험결과 폐FRP 미분말의 치환량이 증가됨에 따라 기계적 강도는 감소되었으며, 내열수성시험에 의하여 시편의 물성은 크게 열화되었다. 폐FRP 미분말의 치환량 50 wt% 이상에서 BMC의 유동성이 크게 저하되어 BMC 복합재료에 문제가 발생하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.21-28
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• 2015

최근에 콘크리트 모듈로 건설하는 부유 구조물에 대한 연구가 활발히 이루어짐에 따라 콘크리트 모듈 간 접합 공법에 대한 필요성이 대두되고 있다. 모듈 간 접합 작업은 수중에서 프리스트레싱 텐던을 긴장하여 이루어지므로 시공성이 저하될 가능성이 있어서 가접합을 위한 부착재료 개발이 요구된다. 이번 연구에서는 콘크리트 구조물 보수보강용 섬유보강 패널 부착에 사용된 수중용 에폭시에 $SiO_2$ 계열 마이크로 실리카(Micro-silica : MS)를 혼입하여 콘크리트 모듈 가접합용 접합재료를 개발, 평가하였다. 기존 수중용 에폭시에 0~4% MS를 혼입하여 부착성능 평가를 통하여 최적 MS 혼입량을 산정하였으며 수중용 에폭시의 점도에 따른 MS 혼입 효과를 확인하기 위하여 주제 비율을 각각 0, ${\pm}5$%, ${\pm}10%$로 조정하여 재료성능을 검토한 후 최적 비율을 도출하였다. 도출된 마이크로 실리카 수중용 에폭시(MSAE)의 콘크리트 모듈 접합 성능을 검증하기 위하여 콘크리트 모듈 접합 시험체에 3점 재하 실험을 실시한 결과 MSAE는 기존 수중용 에폭시에 비해 콘크리트 모듈 접합 성능이 크게 향상된 것으로 나타났다.