• 제목/요약/키워드: (Fiber volume fraction

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다중 크랙이 있는 복합재료 보의 자유진동 특성 (Free Vibration Characteristics of a Composite Beam with Multiple Transverse Open Cracks)

  • 하태완;송오섭
    • Composites Research
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    • 제13권3호
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    • pp.9-20
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    • 2000
  • 모든 층을 한 방향으로 적층하여 횡방향 굽힘과 축방향 인장운동이 연성되어 나타나는 복합재료 외팔보에 다중횡방향 개구형 크랙이 있는 경우에 대하여 자유진동 특성을 고찰하였다. 모든 크랙 위치에서의 파괴역학적 특성을 스프링 상수로 변환하여 산출하고 크랙사이 구간의 보를 전단변형 및 회전관성효과를 포함하여 해밀톤 원리로부터 운동방정식 및 경계조건을 유도하고, 라플라스 변환법을 사용하여 자유진동 특성에 관한 해를 구하였다. 복합재료의 설계 변수로서 섬유 체적비와 적층각을 설정하였으며, 크랙의 외형적 변수로서 크랙의 갯수, 분포 위치 및 크랙 깊이를 설정하여 이들 변수에 대한 고유진동수 및 모드형상의 변화 경향을 도출함으로써 임의의 다수 크랙이 분포되어 있는 보다 실제적인 상황에서의 진동변화에 근거를 둔 비파괴 검사가 이루어질 수 있는 방안에 대하여 연구하였다. 해석 결과 복합재료 보에 단일 크랙이 있는 경우에 비해 다중 크랙이 있는 경우가 여러 가지 변수에 대해 훨씬 복잡한 형태로 나타나고 있음을 보여준다.

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수축저감제의 종류 및 혼입률에 따른 변형경화형 시멘트복합체의 역학적 특성 (Effects of Shrinkage Reducing Agent (SRA) Type and Content on Mechanical Properties of Strain Hardening Cement Composite (SHCC))

  • 한승주;장석준;길배수;최무진;윤현도
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제28권1호
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    • pp.41-48
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    • 2016
  • 본 연구는 두 종류의 수축저감제를 혼입한 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)의 압축, 인장 및 휨 특성을 평가하기 위하여 계획되었으며, 재령과 수축저감제의 종류 및 혼입률을 변수로 진행되었다. SHCC는 설계기준압축강도 50 MPa이며, 섬유는 PVA 섬유를 2.2% 혼입하였다. 배합에 혼입된 수축저감제는 상변이 물질로 수화현상으로 발생되는 열을 흡수 또는 방출하여 급격한 수축 및 팽창을 제어하는 물질이다. 수축저감제의 혼입에 대한 영향은 선변형 길이변화 실험과 압축, 인장 및 휨 성능의 측면에서 평가되었으며, 수축저감제를 혼입할 경우 초기 재령에서의 수축량이 감소되었다. 또한 수축저감제를 혼입함에 따라 균열 분산 성능과 인장 및 휨 성능이 개선되었다.

필라멘트와인딩된 복합재 내열튜브의 구조 성능 평가 (Evaluation of Structural Performance for Filament Wound Composite Ablative Tubes)

  • 윤성호;황태경;윤남균;문순일
    • Composites Research
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    • 제15권1호
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    • pp.53-60
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    • 2002
  • 본 연구에서는 내열 특성과 구조적인 특성을 갖는 탄소섬유/페놀릭 복합재 내열튜브를 필라멘트와인딩 공법에 의해 제작하고 이들의 구조적인 성능을 평가하였다. 이를 위해 내열튜브의 제작방법을 소개하고 황산용해법을 적용하여 내열튜브에서의 섬유체적비와 기공함유율을 측정하였다. 시편폭을 달리한 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 강화섬유의 연속성을 나타낼 수 있는 시편형상을 제시하였으며 공정변수를 달리한 내열튜브에서 채취된 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 내열튜브의 제작을 위한 적절한 공정조건을 결정하였다. 그리고 보증시험을 통해 수집한 음향신호의 분석을 통해 내열튜브에서의 균열진전과 파손양상을 조사하였다. 마지막으로 내열튜브 자체에 대해 보증시험과 파열시험을 수행함으로써 내열튜브 자체의 구조적인 신뢰성을 확인하였다.

SiC-Ti금속기 복합재료의 강화거동에 관한 미시역학적 모델 (Micromechanical Model for the Consolidation Behavior in SiC-Ti Metal Matrix Composites)

  • 김준완;김태원
    • Composites Research
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    • 제16권3호
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    • pp.1-8
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    • 2003
  • 금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가압강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC/Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다.

폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하기 위한 밀도 영향이 고려된 수정 Gurson 모델의 제안 (Modified Gurson Model to Describe Non-linear Compressive Behaviour of Polyurethane Foam with Considering Density Effect)

  • 이정호;박성보;김슬기;방창선;이제명
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제28권5호
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    • pp.543-551
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    • 2015
  • 뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

Plastic기 복합재료의 파손강도 및 파괴인성에 미치는 원공크기의 영향 (The Effect of Hole Size on the Failure Strength and Fracture Toughness in Polymer Matrix Composite Plates)

  • 김정규;김도식
    • 한국재료학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.197-204
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    • 1993
  • Plastic기 복합재료의 파괴거동에 미치는 원공크기오 판폭의 영향을 검토하기 위하여 단축인장시험을 행하였다. 점응력파손조건에서의 특성길이 $d_o$는 원공크기 및 판폭에 의존하며, 이를 기초로 파손강도를 예측하기 위한 수정 점응력 파손조건식을 제안하였다. 이 파손조건의 예측값은 실험값과 잘 일치하였다. 파손 강도는 원공선단의 손상비의 증가에 따라 증가하며, 이는 손상영역의 형성으로 인한 응력완화현상으로 설명되어 진다. 또한 불안정 파괴시의 최대균열길이 $a_c$는 특성길이 $d_o$의 약 2배의 값을 나타낸다. 파괴인성에 대응하는 한계에너지해방율 $G_c$의 변화는 원공선단의 손상영역의 증가에 의한 응력완화가 주요한 원인이라고 할 수 있다.

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Vibration analysis of damaged core laminated curved panels with functionally graded sheets and finite length

  • Zhao, Li-Cai;Chen, Shi-Shuenn;Xu, Yi-Peng;Tahouneh, Vahid
    • Steel and Composite Structures
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    • 제38권5호
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    • pp.477-496
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    • 2021
  • The main objective of this paper is to study vibration of sandwich open cylindrical panel with damaged core and FG face sheets based on three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Three complicated equations of motion for the panel under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution and boundary conditions. It is seen that for the large amount of power-law index "P", increasing this parameter does not have significant effect on the non-dimensional natural frequency parameters of the FG sandwich curved panel. Results indicate that by increasing the value of isotropic damage parameter "D" up to the unity (fully damaged core) the frequency would tend to become zero. One can dictate the fiber variation profile through the radial direction of the sandwich panel via the amount of "P", "b" and "c" parameters. It should be noticed that with increase of volume fraction of fibers, the frequency parameter of the panels does not increase necessarily, so by considering suitable amounts of power-law index "P" and the parameters "b" and "c", one can get dynamic characteristics similar or better than the isotropic limit case for laminated FG curved panels.

음향 방출 신호를 이용한 다방향 유리/에폭시 복합재 적층판의 가교된 섬유 수 추정에 관한 연구 (Study the Estimation of the Number of Bridging Fibers of Multidirectional Glass/Epoxy Laminates Using the Acoustic Emission Signals)

  • 조현준;오승아;김인걸
    • Composites Research
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    • 제37권4호
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    • pp.316-324
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    • 2024
  • 본 논문에서는 음향 방출 신호를 이용한 다방향 유리/에폭시 복합재 적층판의 가교된 섬유 수 추정에 관한 연구를 수행하였다. 다방향 복합재 파괴 거동 분석을 위하여 DCB 시험을 수행하였고, 시편의 파단 시 발생하는 탄성파를 측정하기 위하여 음향 방출 센서를 활용하였다. 일방향 복합재 적층판의 초기 가교된 섬유 수를 참고 문헌 및 섬유 체적 비를 통하여 추정하였다. 다방향 복합재 적층판의 초기 가교된 섬유 수 추정을 위하여 음향 방출 에너지의 상대적 비를 이용하였다. 추정한 초기 가교된 섬유들의 수를 유한요소모델에 적용하였으며, 유한 요소해석 결과와 시험 결과 사이에 유사한 경향을 확인하였다.

초고강도 섬유보강 콘크리트 50M 합성 박스거더의 유한요소해석 (Finite Element Analysis of Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete 50M Composite Box Girder)

  • 타샤;김도현;한상묵
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제6권2호
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    • pp.100-107
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    • 2018
  • 초고강도 섬유보강 콘크리트 50M 합성 박스거더에 대한 재료적 비선형 및 기하학적 비선형 유한요소해석이 수행되었다. 인장과 압축구역에서 구성방정식을 실험에 근거하여 모델링하였다. 비선형 유한요소해석의 정확성은 UHPFRC 50M 합성거더의 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 1.5% 체적대비 섬유혼입률, 135MPa 압축강도 및 18MPa 휨인장강도 특성을 가진 UHPFRC 50M 합성거더에 대한 휨실험이 수행되었다. 포스트텐션힘으로 결합된 UHPFRC 합성거더는 3개의 UHPFRC 분절 U거더와 고강도 철근콘크리트 슬래브로 구성되었다. Midas FEA를 사용하여 UHPFRC 거더 부분은 8개 절점을 가진 3차원 6면체 모델링을 하였고, 철근와 강연선은 2개 절점을 가진 선형 요소로 모델링하였다. Total strain crack 모델에 기반을 둔 압축 및 인장 다중 선형모델을 사용하여 구성방정식을 설정하였고 균열은 smeared crack model로 구성하였다. 철근과 강연선의 비선형성은 Von Mises 규준을 적용하였다. 비선형 정적해석은 Newton-Rhapson 기법의 수렴치를 사용한 점진적 반복기법을 사용하여 해를 수행하였다. 유한요소해석은 하중-변위관계, 중립축 변화관계 및 균열양상에 대하여 실험 결과와 수치 해석 결과를 비교하여 검증하였다. 하중-변위 관계는 실험 결과와 비교해볼 때 매우 정확한 결과를 보여주고 있다. 본 논문에서 수행한 비선형 유한요소해석법은 철근보강 포스트텐션닝 초고강도 섬유보강 합성 박스거더의 휨거동 해석에 만족한 결과를 보여주고 있다.

Isolation and Characterization of Dextrans Produced by Leuconostoc sp. strain JYY4 from Fermented Kimchi

  • Gu, Ji-Joong;Ha, Yoo-Jin;Yoo, Sun-Kyun
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.758-766
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    • 2015
  • Dextran is a generic term for a bacterial exopolysaccharide synthesized from sucrose and composed of chains of D-glucose units connected by ${\alpha}$-1,6-linkages by using dextransucrases. Dextran could be used as vicosifying, stabilizing, emulsifying, gelling, bulking, dietary fiber, prebiotics, and water holding agents. We isolated new strain capable of producing dextran from Korean traditional kimchi and identified as Leuconostoc sp. strain JYY4. Batch fermentation was conducted in bioreactor with a working volume of 3 L. The media was MMY and 15% (w/v) sucrose. Mineral medium consisted of $3.0g\;KH_2PO_4$, $0.01g\;FeSO_4$, $H_2O$, $0.01g\;MnSO_4$, $4H_2O$, $0.2g\;MgSO_4\;7H_2O$, 0.01 g NaCl, $0.05g\;CaCl_2$ per 1 liter deionized water. The pH of media was initially adjusted to 6.0. The inoculation rate was 1.0% (v/v) of the working volume. Temperature was maintained at $28^{\circ}C$. The agitation rate was 100 rpm. The production pattern of dextran was associated with the cell growth. After 24 hr dextran reached its highest concentration of 59.4 g/L. The sucrose was consumed completely after 40 hr. Growth reached stationery phase when sucrose became limiting, regardless of the presence of fructose or mannitol. When the specific growth rate was 0.54 hr-1, utilization averaged 5.8 g/L-hr. The yield and productivity of dextran were 80% and 2.0 g/L-hr, respectively. Dextrans produced by were separated to two different size by an alcohol fraction method. The size of high molecular weight dextran (45% alcohol, v/v), less soluble dextran, was between MW 500,000 and 2,000,000. Soluble dextran (55% alcohol, v/v) was between 70,000 and 150,000. The molecular weight average of total dextran (70% alcohol, v/v) was between 150,000 to 500,000. The enzymatic hydrolyzates of total dextran of ATCC 13146 showed branched dextrans by Penicillium dextranase contained of glucose, isomaltose, isomaltotriose, and isomaltooligosaccharides greater than DP4 (degree of polymerization) that had branch points. Compounds greater than DP4 were branched isomaltooligosaacharides. Hydrolysates by the Lipomyces dextranase produced the same composition of oligosaccharides as those by Penicillin dextranase.