• 소성∙가공
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• 제28권3호
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• pp.135-144
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• 2019

Electromagnetic impulse welding (EMIW) is a type of solid state welding using the Lorentz force generated by interaction between the magnetic field of the coil and the current induced in the workpiece. Although many experimental studies have been investigated on the expansion and compression welding of tube using the EMIW process, studies on the EMIW process of lap joint between flat sheets are uncommon. Since the magnetic field enveloped inside the tube can be controlled with ease, the electromagnetic technique has been widely used for tube welding. Conversely, it is difficult to control the magnetic field in the flat sheet welding so as to obtain the required welding velocity. The current study analyzed the effects of coil shape on the impulse velocity for suitable flat one-turn coil for the EMIW of the flat sheets. The finite element (FE) multi-physics simulation involving magnetic and structural field of EMIW were conducted with the commercial software LS-DYNA to evaluate the several shape variables, viz., influence of various widths, thicknesses, gaps and standoff distances of the flat one-turn coil on the impulse velocity. To obtain maximum impulse velocity, the flat one-turn coil was designed based on the FE simulation results. The experiments were performed using an aluminum alloy 1050 sheets of 1.0mm thickness using the designed flat one-turn coil. Through the microscopic interfacial analysis of the welded specimens, the interfacial connectivity was observed to have no defects. In addition, the single lap joint tests were performed to evaluate the welding strength, and a fracture occurred in the base material. As a result, a flat one-turn coil was successfully designed to guarantee welding with bond strength equal to or greater than the base material strength.

• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.151-155
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• 2018

기계적 조인트와 접착 조인트는 구조물의 일반적인 접합 방법이다. 접착 조인트는 기계적 체결법에 비해 넓은 면적에 하중이 분포되고 우수한 피로 특성을 가진다. 이러한 특성에도 불구하고, 접착 조인트는 환경조건이나 작업자의 숙련도에 대한 접착 건전성이 크게 달라진다. 따라서 접착 조인트의 건전성을 평가 할 수 있는 기술이 필요하다. CNT를 접착제에 분산시켜 접착조인트의 전기적 특성을 측정하는 전기저항법은 결함을 검출하는 매우 유망한 기술이다. 본 논문에서는 초음파 분쇄기와 3-roll-mill을 이용하여 접착제에 CNT를 균일하게 분산시켰으며, 알루미늄-알루미늄 단일 접착 조인트를 제작하여 탄소나노튜브(CNT) 함량에 따른 정적 강도의 변화를 평가하고, 전기저항법을 이용하여 결함탐지능을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1367-1375
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• 2010

본 연구에서는 핫스템핑 소재로 사용되는 보론합금강판 22MnB5의 단일 겹치기 점용접에서 용접부의 강도 향상을 위한 최적화를 수행하였다. 최적화 과정은 다구찌 실험계획법에 의해 행해졌으며 공정변수는 전류, 가압력 및 통전시간으로 선정하였고, 잡음인자로서 핫스템핑 시 소재의 가열온도와 유지시간을 고려하였다. 가열조건에 따라 22MnB5 표면의 알루미늄 도금층과 모재 간의 확산반응에 의해 화합물층 두께에 산포가 발생하였으며 이러한 산포는 너겟의 형성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 용접부의 인장전단강도를 목적함수로 하였을 때, 이러한 가열조건에 강건한 최적의 용접 조건은 전류 8kA, 가압력 4kN, 통전시간 18cycle로 선정되었다. 최적 조건의 검증 결과 용접부의 인장전단강도 는 32kN으로서 요구되는 규격인 23kN보다 크게 증가되었다.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.129-134
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• 2013

극저온 환경에 노출되는 구조체의 접착조인트의 경우 피접착물과 접착물 사이에서 열팽창계수 차이로 인해 계면에서 잔류응력이 발생하게 되는데 이에 의해 접착조인트 내부에 미소균열, 층간분리 등의 형태로 파손이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 높은 비강성, 낮은 열팽창계수의 특성을 지닌 메타 아라미드 섬유를 에폭시 기지재의 보강재로 사용하였다. 표면처리 공정을 간소화하기 위해 전기방사법의 고분자 혼합법(polymer blend method)으로 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 제조하였다. 극저온 환경에서 계면특성이 향상된 코어-쉘 구조의 나노섬유를 보강한 에폭시 접착제의 전단물성을 확인하기 위해 환경챔버를 이용하여 $-150^{\circ}C$의 저온에서 단일 겹치기 실험(single lap joint test)을 진행하였다. 또한, DCB(double cantilever beam) 실험을 통해 파괴인성을 측정하였다. 그 결과, 극저온에서 일반 메타 아라미드 나노섬유에 비해 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 보강한 접착제 시편이 우수한 계면특성으로 인해 물성이 크게 향상되었음을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권2호
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• pp.79-85
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• 1996

복합 재료의 single-lap 및 double-strap adhesive bonding joint 시험편에서 피로 및 인장시험시 방출되는 AE 신호의 분석에 의한 피로 수명 예측 및 파괴 과정의 감시에 대한 연구를 수행하였다. Bonding 시험편의 피로시험시 AE event의 발생양상은 피로에 의해 축적된 elastic strain energy의 방출과 관계되며, peak amplitude가 높고 event duration이 긴 event의 발생 영역과 peak amplitude가 낮고 event duration이 짧으나 많은 event가 발생되는 영역으로 나눌 수 있었다. 그리고 두 영역 사이의 경계 cycle은 피로 수명의 70-80% 근방에 존재하였으며, 이를 이용한다면 피로 수명의 예측이 가능하리라 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권3호
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• pp.44-48
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• 2013

Artificial neural network (ANN) model is applied to predict arc welding process window for automotive steel plate. Target weldment was various automotive steel plate combination with lap fillet joint. The accuracy of prediction was evaluated through comparison experimental result to ANN simulation. The effect of ANN variables on the accuracy is investigated such as number of hidden layers, perceptrons and transfer function type. A static back propagation model is established and tested. The result shows comparatively accurate predictability of the suggested ANN model. However, it restricts to use nonlinear transfer function instead of linear type and suggests only one single hidden layer rather than multiple ones to get better accuracy. In addition to this, obvious fact is affirmed again that the more perceptrons guarantee the better accuracy under the precondition that there are enough experimental database to train the neural network.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.26-28
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• 2007

This research is concerned with a study of failure strength evaluation on heat element gap at resistance welding. The failure strength of resistance welded joint is changed by welding factor like as current(power level), welding time(total energy), pressure etc. and another heat element factor like as number of element line, element gap etc. Tensile-shear tests were carried out with the single-lap specimen using polypropylene(PP). The failure mechanism and optimization of gap was discussed in order to explain the tensile-shear strength evaluation on heat element gap at resistance welding. Orthogonal array was used by fractional factorial design for efficient experiments.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1115-1122
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• 2010

본 논문에서는 샌드위치-적층판 단일겹침 접착 조인트의 정적강도를 시험을 통해 연구하였다. 접착제의 두께(3종류 : 0.2, 2, 4 mm)와 환경조건(2가지 : 상온, 고온흡습)을 변화시키면서 총 38개의 시편을 제작하여 시험을 수행하였다. 시험 결과, 접착제의 두께가 0.2mm에서 2 mm 와 4 mm로 증가함에 따라 체결부의 파손강도가 각각 16% 와 30% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 반면 고온흡습 환경에서의 파손강도는, 접착제의 두께가 0.2mm인 경우를 제외하면, 접착제의 열화현상이 적층판과 샌드위치 면재의 층간분리 혹은 층내분리 파손을 지연시켜, 상온건조 환경에 비해 약 12% 가량 높게 나타났다. 접착제의 두께가 얇은 0.2 mm의 경우 시험환경의 효과는 나타나지 않았다.

• 접착 및 계면
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• 제5권2호
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• pp.22-36
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• 2004

Several in-situ testing methods of adhesively bonded joints under static short-time tensile loading are critically analyzed in terms of experimental procedure and data evaluation. Due to its rather homogeneous stress state across the glue line, the tensile-shear test with thick single-lap specimens, according to ISO 11003-2, has become the most important test process for the determination of realistic materials parameters. This basic method, which was improved in both, the experimental part by stepped adherends and easily attachable extensometers and the evaluation procedure by numeric substrate deformation correction and test simulation based on the finite element method (FEM), is therefore demonstrated by application to several kinds of adhesives and metallic adherends. Multi-axial load decreases the strength of a joint. This effect, which is illustrated by an experimental comparison, impedes the derivation of realistic mechanical characteristics from measured force-displacement curves. It is shown by numeric modeling that tensile-shear tests with thin plate substrates according to ISO 4587, which are widely used for quick industrial quality assurance, reveal an inhomogeneous stress state, especially because of relatively large adherend deformation. Complete experimental determination of the elastic properties of bonded joints requires independent measurement of at least two characteristics. As the thick-adherend tensile-shear test directly yields the shear modulus, the tensile butt-joint test according to ISO 6922 represents the most obvious complement of the test programme. Thus, validity of analytical correction formulae proposed in literature for the derivation of realistic materials characteristics is verified by numeric simulation. Moreover, the influence of the substrate deformation is examined and a FEM correction method introduced.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.149-153
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• 2000

Substituting composite structures for conventional metallic structures has many advantages because of higher specific stiffness and specific strength of composite materials. In this work, one-piece propeller shafts composed of carbonfepoxy and glass/epoxy composites were designed and manufactured for a rear wheel drive automobile satisfying three design specifications, such as static torque transmission capability, torsional buckling and the fundamental natural bending frequency. Single lap adhesively bonded joint was employed to join the composite shaft and the aluminum yoke. For the optimal adhesive joining of the composite propeller shaft to the aluminum yoke, the torque transmission capability of the adhesively bonded composite shaft was calculated with respect to bonding length and yoke thickness by finite element method and compared with the experimental result. Then an optimal design method was proposed based on the failure model which incorporated the nonlinear mechanical behavior of aluminum yoke and epoxy adhesive. From the experiments and FEM analyses, it was found that the static torque transmission capability of composite propeller shaft was maximum at the critical yoke thickness, and it saturated beyond the critical length. Also, it was found that the one-piece composite propeller shaft had 40% weight saving effect compared with a two-piece steel propeller shaft.