• Advanced Composite Materials
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• 제18권3호
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• pp.265-285
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• 2009

Off-axis compressive deformation behavior of a unidirectional CFRP laminate at high temperature and its strain-rate dependence in a quasi-static range are examined for various fiber orientations. By comparing the off-axis compressive and tensile behaviors at an equal strain rate, the effect of different loading modes on the flow stress level, rate-dependence and nonlinearity of the off-axis inelastic deformation is elucidated. The experimental results indicate that the compressive flow stress levels for relatively larger off-axis angles of $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ and $90^{\circ}$ are about 50 percent larger than in tension for the same fiber orientations, respectively. The nonlinear deformations under off-axis tensile and compressive loading conditions exhibit significant strain-rate dependence. Similar features are observed in the fiber-orientation dependence of the off-axis flow stress levels under tension and compression and in the off-axis flow stress differential in tension and compression, regardless of the strain rate. A phenomenological theory of viscoplasticity is then developed which can describe the tension-compression asymmetry as well as the rate dependence, nonlinearity and fiber orientation dependence of the off-axis tensile and compressive behaviors of unidirectional composites in a unified manner. It is demonstrated by comparing with experimental results that the proposed viscoplastic constitutive model can be applied with reasonable accuracy to predict the different, nonlinear and rate-dependent behaviors of the unidirectional composite under off-axis tensile and compressive loading conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.429-446
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• 2009

Three-scale homogenization procedure is proposed in this paper to provide estimates of the effective thermal conductivities of porous carbon-carbon textile composites. On each scale - the level of fiber tow (micro-scale), the level of yarns (meso-scale) and the level of laminate (macro-scale) - a two step homogenization procedure based on the Mori-Tanaka averaging scheme is adopted. This involves evaluation of the effective properties first in the absence of pores. In the next step, an ellipsoidal pore is introduced into a new, generally orthotropic, matrix to make provision for the presence of crimp voids and transverse and delamination cracks resulting from the thermal transformation of a polymeric precursor into the carbon matrix. Other sources of imperfections also attributed to the manufacturing processes, including non-uniform texture of the reinforcements, are taken into consideration through the histograms of inclination angles measured along the fiber tow path together with a particular shape of the equivalent ellipsoidal inclusion proposed already in Sko ek (1998). The analysis shows that a reasonable agreement of the numerical predictions with experimental measurements can be achieved.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.108-112
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• 2019

최근 복합재를 적용한 경량화에 관한 연구가 지속적으로 수행됨에 따라 탄소섬유 복합재료를 사용하여 강성대비 경량화를 목표로 하는 부품 연구가 증가하고 있다. 복합재료는 등방성 재료와는 달리 적층판의 방향과 적층 순서에 따라 물리적 특성이 변화한다. 그러므로 복합재료 사다리의 경우 계획한 설계를 검증하기 위해서 구조 해석을 수행하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 패브릭 소재를 적용하여 사다리를 설계하였다. 또한 유한요소해석을 통하여 하중 위치가 사다리에 미치는 영향을 분석하고 가장 문제가 되는 위치를 선정하여 구조적 성능을 분석하였다. 다양한 적층 순서를 적용하여 구조해석을 실시하고 각 층에서의 파손 값을 측정함으로써 적층 순서가 사다리의 구조 강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국안전학회지
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• 제38권2호
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• pp.1-7
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• 2023

Fiber-metal laminates (FMLs) and polymer matrix composites (PMCs) are formed in various ways. In particular, FMLs in which aluminum is laminated as a reinforced layer are widely used. Also, glass fiber-reinforced plastics (GFRPs) are generally applied as fiber laminates. The bonding interface layer between the aluminum and fiber laminate exhibits low strength when subjected to hot press fabrication in the event of delamination fracture at the interface. This study presents a simple method for strengthening the interface bonding between the aluminum metal and GFRP layer of FML composites. The surfaces of the aluminum interface layer are engraved with three kinds of patterns by using the laser machine before the hot press works. Furthermore, the effect of the laser patterns on the interfacial toughness is investigated. The interfacial toughness was evaluated by the energy release rate (G) using an asymmetric double cantilever bending specimen (ADCB). From the experimental results, it was shown that the strip type pattern (STP) has the most proper pattern shape in GFRP/Al FML composites. Therefore, this will be considered a useful method for the safety assessment of FML composite structures.

• Composites Research
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• 제22권5호
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• pp.30-36
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• 2009

복합재 부품의 전형적인 조인트 형태를 평가하기 위해서, 2열 볼트 체결 탄소섬유강화 복합재의 파손강도와 파손 모드에 대하여 연구를 수행하였다. 연구는 상온과 고온다습 조건에서 적층과 형상을 변수로 실험적으로 수행되었다. 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 하중-변위 선도는 두 가지 형태로 관찰되었으며, 각 파손 모드는 하중-변위 선도로 특징지어진다. 고온다습 조건의 파손형태는 베어링 파손 모드이며, 베어링 파손 모드에서 파손 강도는 유효강성의 영향이 크지 않다고 분석된다. 고온다습 조건의 파손강도 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성 저하에 기인한다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.23-28
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• 2002

This paper describes the machining characteristics of the $MoSi_2$ based composites by electric discharge drilling with various tubular electrodes, besides, Hardness characteristics and microstructures of $Nb/MoSi_2$ laminate composites were evaluated from the variation of fabricating conditions such as preparation temperature, applied pressure and pressure holding time. $MoSi_2$ -based composites has been developed in new materials for jet engine of supersonic-speed airplanes and gas turbine for high- temperature generator. Achieving this objective may require new hard materials with high strength and high temperature-resistance. However, With the exception of grinding, traditional machining methods are not applicable to these new materials. Electric discharge machining (EDM) is a thermal process that utilizes a spark discharge to melt a conductive material, the tool electrode being almost non-unloaded, because there is no direct contact between the tool electrode and the workpiece. By combining a nonconducting ceramics with more conducting ceramic it was possible to raise the electrical conductivity. From experimental results, it was found that the lamination from Nb sheet and $MoSi_2$ powder was an excellent strategy to improve hardness characteristics of monolithic $MoSi_2$. However, interfacial reaction products like (Nb, Mo)$SiO_2$ and $Nb_2Si_3$ formed at the interface of $Nb/MoSi_2$ and increased with fabricating temperature. $MoSi_2$ composites which a hole drilling was not possible by the conventional machining process, enhanced the capacity of ED-drilling by adding $NbSi_2$ relative to that of SiC or $ZrO_2$ reinforcements.

• Composites Research
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• 제14권1호
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• pp.8-14
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• 2001

복합재 적층판의 자유단 층간분리의 모드별 변형률 에너지 해방률을 구하는 간이 계산법을 제안하였다. 층간응력은 층간에서의 평형식으로부터 층간의멘트와 층간전단력으로 평가하였다. 적층판 자유단 층간분리의 변형은 일반화된 준3차원 고전적층이론에 의하여 계산하였다. 이 간이 계산법은 변형균 에너지 해방률의 세성분을 구하는 간편한 식으로 나타내었다 복합재 적층판이 일축인장을 받는 경우에 대하여 적층판 중앙면에 대칭과 비대칭인 층간분리가 발생한 경우에 대하여 해석을 행하였다. 해석결과는 가상분리진전법에 의한 유한요소해석결과와 잘 일치하였다.

• Composites Research
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• 제15권2호
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• pp.1-10
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• 2002

본 논문에서는 특성길이 방법과 실험을 통하여 핀하중을 받는 평직 유리/에폭시 적층판 체결부의 강도를 평가하였다. 특성길이 및 강도에 영향을 미치는 인자들의 효과를 연구하기 위해, 핀과 원공이 접하는 부분에 코사인 하중을 가할 경우와, 적절한 변위경계조건으로 처리할 경우, 접촉요소를 사용하여 비선형 해석을 수행하는 경우 등 총 세가지 방법으로 특성길이 및 강도를 계산하였다. 또한 체결부의 강도는 사용하는 파손식의 영향을 받게 되므로 Tsai-Wu 파손식과 Yamada-Sun 파손식을 사용하여 결과를 비교하였다. 평직으로 이루어진 적층판과 일방향 프리프레그로 이루어진 적층판 모두에서 접촉요소를 사용한 비선형 해석이 시험과 가장 일치하는 결과를 나타내었다. 일방향 프리프레그만을 사용한 적픙판 체결부에서와 달리 모든 층이 평직으로 이루어진 유리/에폭시 채결부의 경우 Tsai-Wu 파손식을 사용한 결과가 실험값과 더 잘 일치함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.1-9
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• 2003

타이어 벨트층의 층간거동을 모사하기 위하여 2층 복합적층판을 고려하였다. 벨트층내의 층간전단응력 및 변형률을 측정하기위하여 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 폭방향 전단변형률은 핀 이용법을 활용하여 측정되었다. 이들 실험 측정값은 적층판의 중앙부에서는 고전적층판이론과 그리고, 양가장자리부에서는 Kassapoglou 및 Kelsey의 이혼과 비교 하였다. 고무는 선형탄성체의 가정하였으며. 고투/코드 복한적층판은 직교이방성재질로 단순화 하였다 해석결과로부터, 층간박리의 원인인 층간전단응력은 고무내부의 양가장자리부에서 가장 큰 값을 보였다. 결과값은 중앙영역에서 고전적 층판이론과 매우 잘 일치하였으며. 양가장자리부에서는 이론값들과는 다소 차이를 보였다.

• 한국안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.55-62
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• 2012

Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the flexural fracture test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the aluminum-FRP composite tests no great increase in flexural strength and flexural toughness were observed. However, flexural toughness of steel-FRP laminate composite was increased so that its behavior can be considered in the retrofit design. In addition, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions.