• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.121.1-121.1
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• 2005

• Steel and Composite Structures
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• 제48권3호
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• pp.305-320
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• 2023

The mechanical properties of polymeric composites are degraded under elevated temperatures due to the effect of temperature on the mechanical behavior of the resin and resin fiber interfaces. In this study, the effect of temperature on the impact response of the carbon fiber reinforced plastics (CFRP) was investigated at low-velocity impact (LVI) using a drop-weight impact tester machine. All the composite plates were fabricated using a vacuum infusion process with a stacking sequence of [45/0_2/-45/90_2]s, and a thickness of 2.9 mm. A group of the specimens was exposed to an environment with a temperature cycling at the range of -30 ℃ to 65 ℃. In addition, three other groups of the specimens were aged at ambient (28 ℃), -30 ℃, and 65 ℃ for ten days. Then all the conditioned specimens were subjected to LVI at three energy levels of 10, 15, and 20 J. To assess the behavior of the damaged composite plates, the force-time, force-displacement, and energy-time diagrams were analyzed at all temperatures. Finally, radiography, optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM) were used to evaluate the effect of the temperature and damages at various impact levels. Based on the results, different energy levels have a similar effect on the LVI behavior of the samples at various temperatures. Delamination, matrix cracking, and fiber failure were the main damage modes. Compared to the samples tested at room temperature, the reduction of temperature to -30 ℃ enhanced the maximum impact force and flexural stiffness while decreasing the absorbed energy and the failure surface area. The temperature increasing to 65 ℃ increased the maximum impact force and flexural stiffness while decreasing the absorbed energy and the failure surface area. Applying 200 thermal cycles at the range of -30 ℃ to 65 ℃ led to the formation of fine cracks in the matrix while decreasing the absorbed energy. The maximum contact force is recorded under cyclic temperature as 5.95, 6.51 and 7.14 kN, under impact energy of 10, 15 and 20 J, respectively. As well as, the minimum contact force belongs to the room temperature condition and is reported as 3.93, 4.94 and 5.71 kN, under impact energy of 10, 15 and 20 J, respectively.

• Composites Research
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• 제23권1호
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• pp.8-16
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• 2010

섬유금속 적층판(FMLs)은 손상허용도를 향상시키고 무게를 줄이는데 적합하여 항공우주 응용의 신소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 우선 섬유와 알루미늄을 이용하여 적층판을 제조하여 인장시험을 수행 후 FMLs의 기계적 물성을 평가하였다. 또한 알루미늄과 섬유적층의 변화를 주어 낙추충격시험기(Drop Weight Impact Tester)를 이용하여 저속충격하에서 낙추 높이를 조절하여 각 종류의 시험편 마다 충격시간에 따른 하중과 충격흡수에너지를 각각 비교하였다. 추가로 유한요소해석을 이용하여 시험조건과 동일 조건하 인장과 충격거동해석을 수행한 결과를 실험치와 비교하여 실험과 이론해석이 잘 일치함을 보였다.

• Composites Research
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• 제20권6호
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• pp.21-27
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• 2007

복합재 보강판에 영구히 부착된 배열 압전 능동 센서를 사용하여 저속 충격 손상을 탐지하였다. 압전 능동센서를 사용하여 구조에 램파를 전파시키기 위한 다양한 진단신호를 생성하였으며, 손상으로 인한 구조 진동의 특성 변화를 탐지하기 위하여 그 응답을 측정하였다. 이 신호 변화 특징을 한 개의 손상 지수로 표현하기 위하여 3가지 알고리즘-ADI(Active Damage Interrogation), TD RMS (Time Domain Root Mean Square), STFT(Short Time Fourier Transform) -이 검토되었다. 손상 탐지시험을 수행하여, 사용한 기법과 진단신호로 저속 충격으로 인한 두 개의 층간분리를 탐지하였으며, 그 위치를 추정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권4호
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• pp.787-793
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• 2002

In this study, a bar impact test of low velocity was carried out to gain an insight into the damage mechanism and sequence induced in alumina plates(AD 85 and AD 90) under impact conditions. An experimental setup utilizing an instrumented long bar impact was devised, that can measure directly the impact force applied to the specimen and supply a compressive contact pressure to the specimen. During the bar impact testing, the influences of the contact pressure applied along the impact direction to the specimen on the fracture behavior were investigated. The measured impact force profiles explained well the damage behavior induced in alumina plates. The higher contact pressure to the specimen led to the less damage due to the suppression of radial cracks due to the increase in the apparent flexural stiffness of plate. It had produced the change of damage pattern developed in the specimen; from the radial cracks to the local contact stress dominant damage. It would contribute to the improvement of the ballistic property in ceramic plates. The observed results showed the following sequence in damage developed: The development of cone crack at impact region, the formation of radial cracks from the rear surface of plate depending on the plate thickness, the occurrence of crushing within the cone envelope and the fragmentation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.636-637
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• 2010

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.9-17
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• 2008

본 논문에서는 저속충격하중을 받은 필라멘트 와인딩 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하특성에 대한 수치해석 및 실험결과에 대해서 논한다. 복합재 압력용기의 원통부의 여러 곳에 대해 낙하 공구의 끝단을 모사한 삼각형 충격자를 사용한 저속 충격시험이 실시되었고, 유한요소해석을 수행하여 충격시의 기계적 변형 및 응력분포 거동에 대한 예측을 실시하였다. 충격하중을 받은 복합재 압력용기의 잔류강도 저하 특성을 정량적으로 평가하기 위해, 충격부위를 포함하는 원환시편을 압력용기의 실린더부로부터 채취하여, 원주방향 내압인장강도 측정 수압시험법으로부터, 원환시편의 수압파열 압력을 측정하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 충격 에너지의 수준에 따른 잔류강도 변화가 성공적으로 계측되었으며, 복합재 압력용기의 충격손상허용을 정량적으로 평가하기 위한 유용한 방법론이 정립되었다.

• Composites Research
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• 제15권2호
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• pp.11-17
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• 2002

우수한 동적 감지특서을 갖는 압전필름센서는 구조 건전성 모니터링이나 평가와 같은 구조물과 재료의 변화를 분석하는데 사용될 수 있다. 압전필름센서의 이러한 특성을 이용하여 Gr/Ep 복합재 평판의 충격 손상개시를 모니터링하였다. 압전필름센서와 스트레인게이지를 Gr/Ep 복합재 평판에 부착하여 다양한 조건의 에너지에 대한 충격시험을 낙하식 충격 시험기를 사용하여 수행하였다. 충격시험을 수행하는 동안 영구압입, 기지균열, 층간분리와 같은 충격 손상개시를 예측하기 위하여 센서신호를 분석하였다. 충격에너지를 초기 손상이 발생할 수 있는 크기 이상으로 증가시키면 손상의 개시와 진전에 대한 정보를 포함하는 특정 센서 신호를 관찰할 수 있었다. 특히, 압전필름세서는 스트레인게이지 보다 충격 손상개시 및 진전에 대한 좋은 감지 특성을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.66-73
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• 2003

충격 시나 충격 후 압축 할 때 구조용 복합재의 거동에 대한 중요성은 충격 손상과 충격후압축강도 예측에 대한 해석적 모델을 개발하기 위해 간과될 수 없을 것이다. 본 연구는 3mm두께의 $[45/-45/0/90_{3s}$ - IM7/8552린복합재판들을 이용하여 준정적횡하중시험, 저속충격시험, 충격후압축강도시험 및 구멍이 있는 시편의 압축강도시험 등을 수행한 후 이로 부터 발견된 결과들을 제시하였다 준정적횡하중과 충격하중시험에서 발생한 손상면적들이 서로 유사하며. 또한 5.4 J 부터 18.7 J 까지의 다양한 에너지준위들을 가진 낙하충격 시험 곡선들과 정적시험 곡선들도 서로 유사하다는 결론을 얻었으며. 이때 주어진 에너지 준위에서 정적과 충격시의 최대하중 값들이 잘 일치한다는 사실을 확인 하였다. 충격 후 압축시험에 의한 시편들의 파괴거동이 압축하중하의 구멍이 있는 적층판에서 관찰된 파괴거동과 매우 유사하과는 사실도 확인 되었다. 충격손상 후 잔류강도는 충격손상 등가구멍이 있는 경우의 시편에서 측정된 압축 강도와 잘 일치 하였다. 이와 같은 실험적 연구 결과들은 충격손상면적과 충격후압축강도의 예측에 대한 단순만 해석모델들이 이들 시험결과들로부터 관찰된 파괴기구를 기초로 하여 개발될 수 있음을 제시하고 있다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.270-274
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• 2023

필라멘트 와인딩 공정을 사용한 FRP 복합재의 적층 구조는 기존의 FRP 복합재의 적층 구조와는 다를 뿐만 아니라 일반적인 적층 구조를 토대로 기계적 물성에 대해서 분석하고자 한다면 그에 대한 영향을 파악하는 것이 어렵다. 따라서 전반적인 성능을 향상시키기 위해 기계적 물성을 개선하고 교차 적층 구조를 최적화하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구는 비정질 할로이사이트 나노튜브(Amorphous Halloysite Nanotubes, A-HNT)를 5개의 층 배열을 통해 교차 적층 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 구조의 저속 충격 특성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목표로 한다. 중량 낙하식 충격시험을 통하여 라미네이트의 저속 충격 특성을 확인하였으며, 충격을 가한 후에 현미경을 통하여 충격 파손 모드와 손상 정도를 비교 평가하였다. 나노 입자의 첨가 여부에 따른 각각의 교차 적층 구조 라미네이트를 10 J과 15 J의 충격에너지에서 비교하였다. 10 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 비슷한 경향을 보였다. 그에 비해 15 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 다른 흡수에너지를 가지며, 나노 입자가 첨가되지 않은 구조가 가장 높은 흡수에너지를 가진다. 또한 광학현미경을 통하여 각 구조에서 다양한 충격 파손 모드가 관찰되었다.