• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제21권3호
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• pp.605-628
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• 2016

The energy absorption characteristics of diamond core sandwich cylindrical columns under axial crushing process depend greatly on the amount of material which participates in the plastic deformation. Both the single-objective and multi-objective optimizations are performed for columns under axial crushing load with core thickness and helix pitch of the honeycomb core as design variables. Models are optimized by multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm to achieve maximum specific energy absorption (SEA) capacity and minimum peak crushing force (PCF). Results show that optimization improves the energy absorption characteristics with constrained and unconstrained peak crashing load. Also, it is concluded that the aluminum tube has a better energy absorption capability rather than steel tube at a certain peak crushing force. The results justify that the interaction effects between the honeycomb and column walls greatly improve the energy absorption efficiency. A ranking technique for order preference (TOPSIS) is then used to sort the non-dominated solutions by the preference of decision makers. That is, a multi-criteria decision which consists of MOPSO and TOPSIS is presented to find out a compromise solution for decision makers. Furthermore, local and global sensitivity analyses are performed to assess the effect of design variable values on the SEA and PCF functions in design domain. Based on the sensitivity analysis results, it is concluded that for both models, the helix pitch of the honeycomb core has greater effect on the sensitivity of SEA, while, the core thickness has greater effect on the sensitivity of PCF.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권1호
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• pp.105-117
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• 2022

Impact resistance efficiency of the newly designed sandwich beam with a laterally arched core as bio-inspired by the woodpecker is numerically investigated. The principal components of the beam comprise a dual-core system sandwiched by the top and bottom laminated CFRP skins. Different materials, including hot melt adhesive, high-density polyethylene (HDPE), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), epoxy resin (EPON862), aluminum (Al6061), and mild carbon steel (AISI1018), are considered for the side-arched core layer of the beam for impact efficiency assessment. The aluminum honeycomb takes the role of the second core. Contact force, stress, damage formation, and impact energy for beams equipped with different materials are examined. A diversity in performance superiority is noticed in each of these indicators for different core materials. Therefore, for overall performance appraisal, the impact resistance efficiency index, which covers several chief impact performance parameters, of each sandwich beam is computed and compared. The impact resistance efficiency index of the structure equipped with the AISI1018 core is found to be the highest, about 3-10 times greater than other specimens, thus demonstrating its efficacy as the optimal material for the bio-inspired dual-core sandwich beam system.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.55-60
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• 2010

틸팅형 고속열차의 차체에 적용되는 하니컴 복합재 조인트 구조물의 경우 운행중 외팔보형 굽힘하중을 받게된다. 하이브리드 복합재 조인트 구조물에 대한 굽힘시험평가를 수행하기 위해 실제 틸팅열차 차체 구조물에서 조인트부를 절단 채취하여 시험편으로 제작하였다. 굽힘시험결과 시험편의 파괴거동은 정적하중과 피로하중하에서 확연히 달라짐을 보였다. 정적굽힘하중 하에서는 하니컴 코어 영역에서 전단변형과 파괴가 발생하였으며, 피로굽힘하중 하에서는 복합재 표피층과 하니컴 코어층 사이에서 계면분리가 발생하거나, 또는 금속재 언더프레임과의 용접부에서 파괴가 발생하였다. 이러한 파괴거동은 다른 산업분야에서 사용되는 유사한 구조의 하니컴 복합재 조인트 구조물에서도 발생할 수 있기 때문에, 본 실험 결과를 하니컴 복합재 조인트 구조물의 설계변수를 개선하기 위해 이용될 수 있다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.209-215
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• 2016

본 논문에서는 두께와 재료의 구성이 변하는 복잡한 형상의 복합재 샌드위치 구조의 파손 거동을 연구하였다. 구조물은 두께가 일정한 알루미늄 하니콤 코어 샌드위치 판넬이, 두께가 줄어드는 폼코어 샌드위치 천이부를 거쳐, 최종적으로는 면재와 면재가 만나 단순 적층판을 이루면서 다른 구조물에 체결되는 형상을 갖는다. 하중은 인장 및 압축하중의 형태로 가해지며 각 3개씩 총 6개 시편에 대한 시험을 수행하였다. 시험 결과 압축시험의 경우 재료불연속선을 따른 면재의 파손에 취약하며, 재료불연속선을 따른 파손을 피할 수 있는 경우 알루미늄 코어와 카본 면재의 디본딩에 의한 파손이 나타남을 알 수 있었다. 파손하중은 디본딩에 의한 파손까지 견디는 경우가 약 16% 높게 나타났다. 인장시험의 경우 파손모드는, 곡률부를 갖는 복합재 구조물에서 가장 취약한 부분인, 플랜지와 웹이 만나는 곡률부의 층간분리 파손이 주를 이루었다. 파손하중은 압축하중이 인장하중에 비하여 약7배 가량 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 구조물은 주로 압축하중을 견디기 위한 목적의 구조물에 적용하여야 할 것으로 보인다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.128-134
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• 2002

고속비행 중의 공력가열과 같은 외부 열전달로부터 외피 구조물과 내부 탑재물을 보호하기 위하여, KSR-III의 외피에 단열처리가 필요하였다. 일련의 시험과 분석을 통하여 선정된 단열재인 BMS 10-102는 스프레이 가공 형식의 점착성 물질로서 외피에 도포 후 경화시키며, 낮은 열전달율과 낮은 밀도와 같은 특성을 지녀 우수한 단열효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 KSR-III 기본형 설계에서 대표적인 다층구조인 노즈 페어링부의 honeycomb 샌드위치 구조에 대한 단열해석을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권2호
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• pp.387-398
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• 2002

The impact response and damage of CLAS panel was investigated experimentally. The facesheet material used was RO4003 woven-glass hydrocarbon/ceramic and the core material was Nomex honeycomb with a cell size of 3.2mm and a density of 96 kg/㎥. The shield plane used was RO4003 and 2024-T3 aluminum. Static indentation and impact test was conducted to characterize the type and extent of the damage observed in two CLAS panels, and the performance of antenna used in a wireless LAN system. Correlation of peak contact force, residual indentation and the delamination area shows impact damage of the panel with an aluminum shield plane is larger than that of the panel with RO4003 shield plane, although the former is more penetration resistant. The damage was observed by naked eye, ultrasonic inspection and cross sectioning. The shape and size of delamination was estimated by ultrasonic inspection, and the area of delamination linearly increases as impact energy increases. The performance of impact damaged antenna was estimated by measuring return loss and radiation pattern. It was revealed that the performance of antenna was related to the impact damage and there was a threshold that the performance of antenna fell as impact energy level changed. The threshold was between the impact energies of 1.5J and 1.75J.

• 비파괴검사학회지
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• 제37권2호
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• pp.99-105
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• 2017

Many composite materials are used in the aerospace industry because of their excellent mechanical properties. However, the nature of aviation exposes these materials to high temperature and high moisture conditions depending on climate, location, and altitude. Therefore, the molecular arrangement chemical properties, and mechanical properties of composite materials can be changed under these conditions. As a result, surface disruptions and cracks can be created. Consequently, moisture-impregnating defects can be induced due to the crack and delamination of composite materials as they are repeatedly exposed to moisture absorption moisture release, fatigue environment, temperature changes, and fluid pressure changes. This study evaluates the possibility of detecting the moisture-impregnating defects of CFRP and GFRP honeycomb structure sandwich composite materials, which are the composite materials in the aircraft structure, by using an active infrared thermography technology among non-destructive testing methods. In all experiments, it was possible to distinguish the area and a number of CFRP composite materials more clearly than those of GFRP composite material. The highest detection rate was observed in the heating duration of 50 mHz and the low detection rate was at the heating duration of over 500 mHz. The reflection method showed a higher detection rate than the transmission method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권5호
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• pp.611-622
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• 2021

Composite material-due to low density-causes weight savings, which results in lower fuel consumption of transport vehicles. The aim of the research was to change the existing base-plate of the aluminum airplane container with the composite sandwich plate in order to reduce the weight of the containers of cargo aircrafts. The newly constructed sandwich plate consists of aluminum honeycomb core and composite face-sheets. The face-sheets consist of glass or carbon or hybrid fiber layers. The orientations of the fibers in the face-sheets were 0°, 90° and ±45°. Multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich plates. Based on the design aim, the importance of the objective functions (weight and cost of sandwich plates) was the same (50%). During the optimization nine design constraints were considered: stiffness, deflection, facing stress, core shear stress, skin stress, plate buckling, shear crimping, skin wrinkling, intracell buckling. The design variables were core thickness and number of layers of the face-sheets. During the optimization both the Weighted Normalized Method of the Excel Solver and the Genetic Algorithm Solver of Matlab software were applied. The mechanical properties of composite face-sheets were calculated by Laminator software according to the Classical Lamination Plate Theory and Tsai-Hill failure criteria. The main added-value of the study is that the multi-objective optimization method was elaborated for the newly constructed sandwich structures. It was confirmed that the optimal new composite sandwich construction-due to weight savings and lower fuel consumption of cargo aircrafts - is more advantageous than conventional all-aluminum container.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권1호
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• pp.30-35
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• 2017

본 연구에서는 디지털 영상 상관 기법을 이용하여 알루미늄 하니콤 샌드위치 보의 고유 진동수를 계측하였다. 고속 디지털 카메라를 이용하여 보의 진동 영상을 획득하고 디지털영상 상관 기법을 이용하여 변위를 계산하였다. 시간 영역에서의 변위 데이터를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 응답으로 변환하였다. 랜덤 가진에 따른 주파수 영역에서의 잡음을 줄이기 위하여 스펙트럼 평균화 기법과 Savitsky-Golay 디지털 필터를 사용하였다. 가속도계를 이용한 기존의 방법 및 유한요소 해석 결과와의 비교를 통하여 방법의 정확성을 확인하였다. 결론적으로 고속 디지털 카메라와 디지털 영상 상관 기법을 이용하는 새로운 방법은 구조물의 진동을 잘 측정할 수 있음을 보였고, 센서를 부착하기 어려운 바이오 구조 등의 진동 계측에 적용할 수 있을 것이다.