• Smart Structures and Systems
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• 제5권4호
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• pp.329-344
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• 2009

Ultrasonic chaotic excitations combined with sensor prediction algorithms have shown the ability to identify incipient damage (loss of preload) in a bolted joint. In this study we examine a physical experiment on a single-bolt aluminum lap joint as well as a three-dimensional physics-based simulation designed to model the behavior of guided ultrasonic waves through a similarly configured joint. A multiple bolt frame structure is also experimentally examined. In the physical experiment each signal is imparted to the structure through a macro-fiber composite (MFC) patch on one side of the lap joint and sensed using an equivalent MFC patch on the opposite side of the joint. The model applies the waveform via direct nodal displacement and 'senses' the resulting displacement using an average of the nodal strain over an area equivalent to the MFC patch. A novel statistical classification feature is developed from information theory concepts of cross-prediction and interdependence. This damage detection algorithm is used to evaluate multiple damage levels and locations.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권1호
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• pp.83-103
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• 2024

Adhesive bonding is currently widely used in many industrial fields, particularly in the aeronautics sector. Despite its advantages over mechanical joints such as riveting and welding, adhesive bonding is mostly used for secondary structures due to its low peel strength; especially if it is simultaneously exposed to temperature and humidity; and often presence of bonding defects. In fact, during joint preparation, several types of defects can be introduced into the adhesive layer such as air bubbles, cavities, or cracks, which induce stress concentrations potentially leading to premature failure. Indeed, the presence of defects in the adhesive joint has a significant effect on adhesive stresses, which emphasizes the need for a good surface treatment. The research in this field is aimed at minimizing the stresses in the adhesive joint at its free edges by geometric modifications of the ovelapping part and/or by changing the nature of the substrates. In this study, the finite element method is used to describe the mechanical behavior of bonded joints. Thus, a three-dimensional model is made to analyze the effect of defects in the adhesive joint at areas of high stress concentrations. The analysis consists of estimating the different stresses in an adhesive joint between two 2024-T3 aluminum plates. Two types of single lap joints(SLJ) were analyzed: a standard SLJ and another modified by removing 0.2 mm of material from the thickness of one plate along the overlap length, taking into account several factors such as the applied load, shape, size and position of the defect. The obtained results clearly show that the presence of a bonding defect significantly affects stresses in the adhesive joint, which become important if the joint is subjected to a higher applied load. On the other hand, the geometric modification made to the plate considerably reduces the various stresses in the adhesive joint even in the presence of a bonding defect.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.172-175
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• 2001

The co-cured Joining method, which is regarded as an adhesively bonded Joining method, is an efficient joining technique because both curing and bonding processes for the composite structures can be achieved simultaneously. It requires neither surface treatment onto the composite adherend nor an additional adhesive joining process because the excess resin, which is extracted from composite materials during consolidation, accomplishes the co-cured Joining process. Since the adhesive of the co-cured joint is the same material as the resin of the composite adherend, the analysis and design of the co-cured joint for composite structures are simpler than those of an adhesively bonded joint, which uses an additional adhesive. In this paper, effects of the manufacturing parameters, namely surface roughness, stacking sequence of the composite adherend, and manufacturing pressure in the autoclave during curing process, on the tensile load bearing capacity of the co-cured single lap joint will be experimentally investigated.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1841-1852
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• 1992

본 연구에서는 Fig.1과 같이 원형튜브 형태로된 시편과 실린더 형태의 시편을 Single Lap Joint의 형태로 접착하여 접착제의 두께에 대한 정적 비틀림 강도특성을 실험하였으며, 접착제의 경화시 외부에서 가해주는 열로 인한 열 잔류응력의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 또한 이론적인 해석과 상용 프로그램인 ANSYS를 이용하여 유한요소해석을 병형하여 실험결과와 비교 검토하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.923-930
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• 2003

We jointed Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O multifilament tapes and evaluated their electrical and mechanical properties. In order to improve connectivity of multifilaments, one or two single-filament tape was inserted between two multifilament tapes. The critical current ratio(CCR) and n-value of the jointed tapes were evaluated as a function of uniaxial pressure. It was observed that critical current ratio and n-value were 24.8-29.0% and 2.5-2.8 for MM lap-jointed tape. On the other hand, the corresponding values were improved to 24.7-53.9% and 3.1-4.2 for MSM jointed tape, and 63.4-76.0% and 3.4-5.1 for double MS:vr lap-jointed tape, respectively. The highest electrical properties of double MSM lap-jointed tape are considered to be owing to the presence of single core, causing better interconnections of multifilaments between the two tapes. The mechanical property of jointed tape was evaluated and correlated to the microstructural evolution. The strength of jointed tapes was 44-64% less than that of the unjoined tape. The strain tolerance of jointed tape was also reduced compared to that of the unjoined tape. These lower mechanical properties of jointed tape are probably due to the induced nonuniform microstructure such as the existence of cracks and Ag-intrusion in the joined region.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.401-406
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• 2003

접착제와 피착재의 물성치는 고정된 값을 가지기보다 항상 어느 정도의 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 결합부의 성능에 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 컨벤스 모델링을 이용하여 불확실한 물성치를 갖는 단일 겹치기 이음의 응력해석을 수행하였다. 불확실성을 고려한 수치해석 결과, 결합부에 작용하는 전단 및 수직 응력은 증가하였으며 이는 결합부의 강도 해석에 불확실성이 반드시 고려되어야 함을 보여준다. 또한 컨벡스 모델링의 신뢰성과 효율성을 입증하기 위해 몬테카를로 기법에 의한 응력 해석 결과와 비교하였으며, 두 방법에 의한 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.334-339
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• 2020

본 연구에서는 탄소섬유 및 유리섬유 강화 복합소재를 대상으로 하여, 접합면에 기계적인 결합력 향상을 위해 물리적인 표면처리 방법을 적용할 때, 알루미늄 및 복합소재, 복합소재 및 복합소재 간의 접합특성을 비교 분석하였다. 접합시편은 접합을 위해 쓰이는 모재 종류와 모재 접합면의 표면처리 방법으로 각각 구분하였다. 물리적인 표면처리 방법으로는 기계적인 마모 (사포) 처리, sand blasting 처리 및 플라즈마 처리기법을 적용하였다. 접합시편은 single lap joint 시편으로 제작하였으며 lap shear strength 측정 실험을 진행하여 그 결과값을 비교하였다. 실험 결과에서 기계적인 마모 및 sand blasting 표면 처리 방법이 물리적인 표면 처리를 진행하지 않은 일반 시편 대비하여 약 4~5배의 접합강도 향상이 있음을 확인하였다. 플라즈마 처리 기법을 적용한 방안에서는 플라즈마 출력과 처리 시간을 150 W 5분, 150 W 10분 및 300 W 3분 처리 조건으로 정의하여 실험을 진행하였으며, lap shear strength 결과에서 앞선 기계적 표면 처리 방안과 유사한 결과를 보였다. 다만 처리 조건에 따라서 접합특성에 미치는 영향은 적음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.117-124
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• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.324-329
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• 2002

Generally, the laser vision sensor makes it possible design a highly reliable and precise range sensor at a low cost. When the laser vision sensor is applied to lap joint welding, however, there are many limitations. Therefore, a specially-designed hardware system has to be used. However, if the multi-lines are used instead of a single line, multi-range data can be generated from one image. Even under a set condition of 30fps, the generated 2D range data increases depending on the number of lines used. In this study, a laser vision sensor with a multi-line pattern is

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.841-850
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• 2008

본 연구에서는 탄소 복합재와 알루미늄 2024-T3 단일겹침 체결부에 대해, 체결방법을 접착, 리벳, 리벳/접착 하이브리드의 세 가지로 변화시키면서 체결방법에 따른 파손하중과 파손모드를 실험을 통해 연구하였다. 세 가지 체결방법에 대해 각각 겹침길이 3가지와 적층순서 2가지, 총 82개의 시편을 제작하였다. 접착제는 FM73m, 리벳은 NAS9308-4-03을 사용하였다. 접착 체결과 하이브리드 체결에서는 겹침길이가 커짐에 따라 파손하중이 증가하였고, 리벳 체결에서는 겹침길이에 따른 파손하중 변화가 나타나지 않았다. 단순 접착 및 리벳 체결부에서는 적층순서에 따른 일관된 경향을 발견하기 어려운 반면, 하이브리드 체결부에서는 인접층의 적층각 차이가 작은 적층판을 사용한 체결부의 파손하중이 높게 나타났다. 접착 체결과 하이브리드 체결의 주된 파손모드는 층간분리이고 리벳 체결은 국부적 베어링 파손을 동반한 리벳 파손으로 나타났다.