• Journal of Welding and Joining
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• 제34권2호
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• pp.1-10
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• 2016

The use of materials for modern lightweight auto-bodies is becoming more complex than hitherto assemblies. The high strength materials nowadays frequently used for more specific fields such as the front and rear sub frames, seat belts and seats are mounted to the assembled body structure using bolt joints. It is desirable to use nuts attached to the assembled sheets by projection welding to decrease the number of loose parts which improves the quality. In this study, nut projection welding was carried out between a nut of both boron steel and carbon steel and ultra-high strength hot-stamped steel sheets. Then, the joints were characterized by optical and scanning electron microscope. The mechanical properties of the joints were evaluated by microhardness measurements and pullout tests. An indigenously designed sample fixture set-up was used for the pull-out tests to induce a tensile load in the weld. The fractography analysis revealed the dominant interfacial fracture between boron steel nut weld which is related to the shrinkage cavity and small size fusion zone. A non-interfacial fracture was observed in carbon steel nut weld, the lower hardness of HAZ caused the initiation of failure and allowed the pull-out failure which have higher in tensile strengths and superior weldability. Hence, the fracture load and failure mode characteristics can be considered as an indication of the weldability of materials in nut projection welding.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.310-319
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• 2009

대표적인 친환경 소재인 바이오복합재(bio-composite)의 제조를 위해 기질 고분자로는 생분해성 고분자인 polybutylene succinate (PBS)를 그리고 충전제(filler)로는 대나무 분말(bamboo flour, BF)을 사용하였다. 본 연구에서는 BF의 함량 및 입자 크기가 바이오복합재의 기계적 점탄성적 특성 및 열적 특성에 미치는 영향을 평가하였는데 천연충전제인 BF의 첨가에 따라 인장강도는 감소하였지만 점탄성적 및 열적 특성은 고분자와의 상호작용을 통해 보다 안정적인 결과를 보였다. 또한, 소수성을 나타내는 PBS와 친수성인 BF 사이의 낮은 계면 결합이 바이오복합재의 물성 저하에 영향을 미친다는 사실이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1471-1478
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• 2010

미세성형 공정은 마이크로 크기의 부품 생산에 있어 다양한 재료의 활용, 높은 생산성, 적은 재료의 손실, 고품질 생산을 실현할 수 있는 방법으로 최근 산업계와 학계의 많은 주목을 받고 있다. 하지만 매크로 성형에서 마찰거동을 묘사하기 위한 기존의 모델들은 미세성형에서 많은 오차를 유발하는 것으로 알려져 있다. 따라서 미세성형 공정의 성공적인 개발과 실용화를 위해서는 마찰거동의 크기효과에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 크기의 알루미늄 및 황동 재료를 대상으로 링 압축시험을 실시하여 소재의 크기에 대한 마찰거동의 크기효과를 고찰하였다. 유한요소해석을 이용하여 링 압축 시 접촉면의 마찰력이 링 시편의 변형특성에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 또한 미끄럼선장 모델링과 상계해석을 응용한 마찰모델을 활용하여 미세성형에서의 마찰거동 특성을 이론적으로 설명하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권6호
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• pp.520-525
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• 2016

In this study, a mixture of polypropylene fibers and glass fibers were used to weave polypropylene/glass fiber-reinforced composite panels with characteristics such as highly elongated short fibers, high ductility, anti-fouling, and hydrophobicity as a result of a directional property. Mechanical and environmental tests were carried out with specimens fabricated with this composite panel, and its applicability to shipbuilding and ocean leisure industries was evaluated through a comparison with existing glass fiber-reinforced composite materials. The results of this experiment verified the excellence of the polypropylene/glass-mixed woven fiber-reinforced composite material compared to the existing glass fiber-reinforced composite material. However, the forming process needs to be changed to improve the weak interfacial bonding, and the properties of the composite material itself could be improved through mixed weaving with other fibers after development. Maximizing of the advantages of the polypropylene fibers and overcoming their shortcomings will improve their applicability to the shipbuilding, ocean leisure, and other industries, and increase the value of polypropylene fibers in the composite material market.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권6호
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• pp.571-582
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• 2020

Aiming at the mechanical and structural characteristics of the contact zone composite rock, the uniaxial compression tests and numerical studies were carried out. The interaction forms and formation mechanisms at the contact interfaces of different materials were analyzed to reveal the effect of interaction on the mechanical behavior of composite samples. The research demonstrated that there are three types of interactions between the two materials at the contact interface: constraint parallel to the interface, squeezing perpendicular to the interface, and shear stress on the interface. The interaction is mainly affected by the differences in Poisson's ratio and elastic modulus of the two materials, stronger interface adhesion, and larger interface inclination. The interaction weakens the strength and stiffness of the composite sample, and the magnitude of weakening is positively correlated with the degree of difference in the mechanical properties of the materials. The tensile-shear stress derived from the interaction results in the axial tensile fracture perpendicular to the interface and the interfacial shear facture. Tensile cracks in stronger material will propagation into the weaker material through the bonded interface. The larger inclination angle of the interface enhances the effect of composite tensile/shear failure on the overall sample.

• 한국안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.26-31
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• 2005

The strong continuous fiber reinforced metal matrix composites (MMCs) are recently used in aerospace and transportation applications as an advanced material due to its high strength and light weight. Unidirectional fiber-metal matrix composites have superior mechanical properties along the longitudinal direction. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In order to be able to utilize these MMCs effectively and with safety, it must be determined their elastic plastic behaviors at the interface. In this study, the interfacial stress states of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber volume fractions $(5-60\%)$ were studied numerically. The interlace was treated as three thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The fiber is modeled as transversely isotropic linear-elastic, and the matrix as isotropic elastic-plastic material. Using proposed model, the effects of the interface region and fiber arrangement in MMCs on the distributions of stress and strain are evaluated. The stress distributions of a thin multi layer interface have much less changes compared with conventional perfect interface. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.323-330
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• 2017

본 연구에서는 폴리프로필렌 내에 투입된 탄화규소 나노 입자들의 군집현상이 나노복합재의 역학적 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 분자동역학 전산모사를 통해 얻은 정보를 연속체 역학 수준에 적용시키는 멀티스케일 해석을 수행하였다. 입자 간의 거리에 따른 계면 물성의 하락을 반영하는 모델을 이용하여, 다양한 군집 상황에 따른 고분자 나노복합재의 탄성거동 변화를 관찰하였다. 또한, 나노복합재의 기계적 거동에 영향을 미치는 주요 요인을 파악하여 군집밀도라는 새로운 지표를 정의하였다. 나노 입자의 군집밀도와 나노복합재의 탄성거동 간의 상관관계를 파악한 결과, 군집밀도의 값이 증가할수록 계면효과가 저하되어 최종적으로 나노복합재의 기계적 물성 상승이 억제되었다. 나노 입자의 랜덤분포를 고려한 해석을 통해, 동일한 군집밀도의 수치에 대해 나노복합재가 가질 수 있는 탄성계수의 범위를 파악할 수 있었다. 상관관계는 지수 함수형태로 표현될 수 있었으며, 이를 통해 나노 입자의 군집밀도를 이용하여 고분자 나노복합재의 기계적 거동을 효과적으로 예측 가능하다.

• 보존과학회지
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• 제33권6호
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• pp.467-483
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• 2017

본 연구에서는 문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지인 $Araldite^{(R)}$ rapid의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 분석하였다. 인장강도 및 접착강도는 $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 감소하여 내구성 및 접착특성의 미약한 열화가 발생하였다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 속(速)경화형에 비해 일반 경화형 Epoxy계 수지가 우수하여, 복원부의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 복원재료의 적절한 선택과 적용이 요구된다. $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 색차의 증가와 광택도의 감소 등 색상 및 광택 안정성은 취약하여, 향후 광학특성의 개선을 위한 안정성 향상 연구가 필요하다. 특히 접착제의 열적 특성(중량감소량, 열분해온도, 유리전이온도)은 기계적 물성 변화에 부분적으로 관여하였고, 피착재의 계면 특성 및 접착제의 기체투과특성(수분투과도)은 접착성능의 중요인자로 작용하였다. 따라서 도자기, 벽돌 및 석재와 같은 다공성 재질의 경우 항온항습에 의한 보존환경 관리가 중요하며, 옥외 전시유물의 경우 노출환경에 의한 물성 변화를 최소화할 수 있는 보존대책의 수립이 절실하다. 향후 이러한 결과는 문화재에 사용된 Epoxy계 수지의 열화속도 및 수명예측 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.275-282
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• 2021

Maleic anhydride (MA)와 divinylbenzene (DVB)을 개시제인 di(tert-butyl-perxoyisopropyl)benzene (PK-14)과 함께 이축 압출기에서 용융 그래프팅 반응을 통해 상용화제인 high-molecular-weight maleic anhydride-grafted polylactic acids (HMMA-g-PLA)를 제조하였다. 제조된 HMMA-g-PLA의 특성을 분석하기 위해 Fourier transform infrared (FTIR), Melt index (MI), 그리고 역적정을 실시하였다. HMMA-g-PLA는 DVB의 함량이 증가함에 따라 MA의 그래프팅율은 증가하나 MI는 감소하였는데, DVB의 도입으로 PLA의 𝛽-scission 반응이 억제되어 분자량이 증가되었기 때문이다. HMMA-g-PLA를 사용한 PLA기반 합성목재(wood-plastic composites, WPCs)는 matrix인 PLA에 보강재인 목재와 무기 충전재인 talc를 첨가하여 일축 압출기로 용융 블렌드하였다. 상용화제인 HMMA-g-PLA가 도입된 WPCs는 도입되지 않은 WPCs와 비교하여 더 높은 굴곡강도 및 충격강도를 보였다. 이것은 Scanning electron microscope (SEM) 분석을 통해 HMMA-g-PLA의 첨가로 PLA와 목분과의 계면 결합력이 우수해졌기 때문인 것을 알 수 있었다. 하지만 HMMA-g-PLA의 함량이 높을 때는 WPCs의 기계적 물성을 악화시켰다. 이는 도입된 HMMA-g-PLA 상용화제의 분자량이 PLA 고분자 수지보다 더 낮아 기계적 물성을 감소시킨 것으로 판단하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.282-287
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• 2020

본 연구에서는 저 융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유(Low melting PET fiber: LMF)가 복합화된 PET 시트의 고밀도화 공정을 통해 고강도 PET 시트를 제조하였다. 복합화된 LMF는 열처리 과정에서 용융되어 개개의 PET 섬유를 연결해 섬유간의 계면결합력을 향상시켰다. 또한 PET시트의 고밀도화는 거대기공밀도를 감소시키고 중첩된 PET 네트워크간의 결합력을 향상시켜 결과적으로 압축 전 LMF-PET 시트와 비교하여 연신율은 유지하면서 약 410% 향상된 인장강도를 보여주었다. 또한 강화된 결합력은 PET 섬유 네트워크의 수축을 방지하여 우수한 치수안정성을 나타내었다.