• 한국CDE학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.19-28
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• 2014

The filament winding method is widely used to manufacture products of fiber reinforced plastics (FRP), such as high pressure vessels, launch tubes and pipes. For reducing winding time, the method of winding by filament band which consists of several filament fibers is used. NC winding machine is used for precise winding and NC path is needed. Before filament winding, users should verify that winding path which presented by a line is appropriate by filament winding simulation. Also, the used length of each filament is different. So, if the peak filament exhausted, it causes to stop manufacturing. In this research, we developed software which visualizes 3D graphic of filament band winding path and simulates winding process on real time. And we proposed algorithm about calculation of each filament usage. We use geodesic equation for generating filament band surface and calculating the usage length of each filament.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.199-210
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• 2000

복합재료의 성형 공정 중 하나인 Filament Winding 공정에 열가소성 기지재료인 폴리프로필렌(Polypropylene)과 강화섬유인 유리섬유로 이루어진 Commingled Yarn 을 이용한 연구를 수행하였다. 함침 과정을 해석하기 위한 계산모델을 제시하였다. 그리고 위의 모델링을 해석하는 데 필요한 복합재료 내의 온도 분포를 수치해석을 통해 계산하였고 실험을 통해 이를 검증하였다. 온도계산 결과를 함침도 예측에 이용하였다. 모델링을 통해 Filament Winding 공정의 주요 공정 변수를 찾아내었고 제시한 모델을 검증하기 위해 직접 Filament Winding 실험 장치를 제작하여 제품을 생산하고 모델과 비교하였다. 제작된 시편으로부터 함침도를 계산하는 방법을 제시하였다. 그 결과 함침도에 관해서 실험 결과가 모델과 그 경향이 뚜렷이 일치함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권2호
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• pp.56-65
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• 1999

본 연구에서는 와인딩시 공정조건의 변화가 필라멘트와인딩 복합재의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 와인딩시의 공정변수로는 섬유장력과 섬유엔드수를 고려하였다. 고려한 시편은 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 링 시편으로 강화섬유는 TZ-507 탄소섬유와 IZ-40 탄소섬유를 사용하고 수지는 필라멘트와인딩용 에폭시를 사용하였다. 와인딩시 섬유장력은 0.5kgf에서 3.0kgf의 범위에서 변화시켰으며 섬유엔드수는 1엔드에서 6엔드의 범위에 서 변화시켰다. 와인딩시 섬유장력과 섬유엔드수를 변화시킨 링 시편의 섬유체적비와 기공함유율은 황산용해법을 적용하여 측정하였으며 이들 링 시편의 기계적 특성은 스프릿 디스크 시험을 통해 평가하였다. 본 연구의 수행을 통해 얻어진 결과들로 판단하면 와인딩시 섬유 장력과 섬유엔드수는 필라멘트와인딩 복합재의 섬유체적비와 기공함유율을 변화시킬 뿐 아니라 필라멘트 와인딩 복합재의 기계적 특성에도 밀접한 영향을 미친다. 따라서 필라멘트와인딩 복합재의 구조성능을 극대화하고 생산성을 향상시키기 위해서는 최적의 필라멘트 와인딩 공정조건이 적용되어야 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.94-101
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• 2017

토우프리프레그는 한 가닥의 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 등의 보강섬유에 일정한 비율의 수지가 미리 함침되어 있는 토우 형태의 프리프레그를 의미하며, 필라멘트와인딩 공법을 위한 중간재이다. 최근 고성능 압력용기 개발에 대한 연구가 활발해지면서 기존의 습식 필라멘트와인딩 공법을 대체할 수 있는 건식 와인딩 공법을 위한 소재인 토우프리프레그에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 논문에서는 로켓 모터케이스, 수소연료전지 자동차용 연료탱크, 산업용 고성능 압력용기 등 성능과 신뢰성을 동시에 필요로 하는 부품 제조용 소재로 주목받고 있는 탄소섬유 토우프리프레그의 국내외 최신 연구동향에 대하여 살펴보았다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.203-207
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• 2000

Filament Winding Process is a comparatively simple operation in which continuous reinforcements in the form of roving are wound over a rotating mandrel. And now well established as a versatile method for storage tanks and pipe for the chemical and other industries . In this study, tensile strength of a filament wound ring specimens were evaluated by split disk test fixture and dress disk test fixture , The results obtained from experiments were compared with the theoretical values obtained by the rule of mixtures. And the purpose of this paper is the suggestion of an appropriate test method for the evaluation of tensile properties of filament wound structures .The tensile strength of a ring specimen tested by the dress disk test showed better agreement with the theoretical values than of a ring specimen tested by the split disk test because the stress concentration in edges of a split disk test fixture is more severe than that of dress disk test fixture. The results showed that the tensile strength of a ring specimen was influenced by the geometry of test fixture, the continuity of fibers, fiber-tension, fiber-end and stress concentration in specimen.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.191-200
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• 2005

본 논문에서는 유리섬유 복합소재 교랑 바닥판 개발에 필요한 기초 자료를 마련하기 위하여, 필라멘트 와인딩공정과 인발성형공정으로 제작된 복합소재 교량 바닥판에 대해 휨시험과 구조해석을 실시하여, 휨특성을 비교$\cdot$분석하였다. 필라멘트 와인딩으로 제작된 삼각형 형상의 복합소재 교량 바닥판의 성능을 비교하기 위하여, 미국 MMC사의 Duraspan 바닥판과 동일한 크기의 바닥판 시험체를 필라멘트 와인딩으로 제작하여 휨시험을 실시하고 최대 파괴하중과 처짐, 변형률을 비교하였으며, 필라멘트 와인딩 바닥판 시험체와 동일한 바닥판 모델에 대해 구조해석을 실시하여 시험한 결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.3-9
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• 2006

Among many fabrication methods of composite materials, filament winding is the most effective method for fabricating axis-symmetric structures such as pressure tanks and pipes. Filament wound pressure tanks are under high internal pressure during the operation and it has the complexity in damage mechanisms and failure modes. Fiber optic sensors, especially FBG sensors can be easily embedded into the composite structures contrary to conventional electric strain gages (ESGs). In addition, many FBG sensors can be multiplexed in single optical fiber using wavelength division multiplexing (WDM) techniques. In this paper, we fabricated several filament wound pressure tanks with embedded FBG sensors and conducted some kinds of experiments such as an impact test, a bending test, and a thermal cycling test. From the experimental results, it was successfully demonstrated that FBG sensors are very appropriate to composite structures fabricated by filament winding process even though they are embedded into composites by multiplexing.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.193-196
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• 2001

The purpose of this study is the design of composite shaft which is wound by Filament Winding method. Classical laminated plate theory was used for analyzing the stress, and for structure design. The diameter and thickness of composite shaft were calculated by this theory. The result that if tensile stress was zero, torsion stress was a certain value below 0.4(diameter rate) and torsion strength was the highest value on $45^{\circ}C$(winding angle). In case of $90^{\circ}C$(winding angle), we have to consider the torsional monent when the composites shaft was load.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.140-145
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• 2001

The purpose of this study is the design of composite shaft which is wound by Filament Winding method. Classical laminated plate theory was used for analyzing the stress, and for structure design. The diameter and thickness of composite shaft were calculated by this theory. The result that if tensile stress was zero, torsion stress was a certain value below 0.4(diameter rate) and torsion strength was the highest value on 45$^{\circ}$(winding angle). In case of 90$^{\circ}$(winding angle), we have to consider the torsional moment when the composites shaft was load.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.8-12
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• 2001

필라멘트 와인딩 공법(filament winding process)은 회전하는 맨드렐에 로빙(roving)형태의 연속섬유를 감는 비교적 간단한 공정이다. 이것은 저장탱크, 화학용 파이프, 그리고 다른 산업에 사용되는 안정적이고 다양한 공법이다. 본 연구에서는 split disk test 치구와 dress disk test 치구에 의한 필라멘트 와인딩 링 시편의 인장강도 값을 실험에서 얻어진 결과와 혼합법칙에 의해 얻어진 이론적인 값을 비교하였다. 이 논문의 목적은 필라멘트 와인딩 구조물의 인장 특성 평가에 대한 적합한 시험법을 제안하고 있는 것이다. dress disk test 치구로 시험한 링 시험편의 인장강도는 split disk test 치구의 모서리 부분에서 발생하는 응력집중 때문에 split disk test의 시험 결과보다 이론적인 인장강도 간에 잘 근절함을 보여준다. 이 실험 결과 시험 치구의 기하학적 형상과 섬유의 연속성, 섬유 장력 그리고 시험편의 응력 집중에 영향은 받음을 알 수 있었다.