• 한국철도학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.271-277
• /
• 2010

본 논문에서는 에너지 흡수부재로 사용될 수 있는 단방향 케블라/에폭시 및 단방향 탄소-케블라/에폭시 튜브의 압괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 확립하고 이를 시험을 통해 검증하였다. 해석모델은 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA의 2D 쉘 요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴 시험 결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지(SEA)도 6% 미만의 오차에서 잘 일치하였다. 하지만, 탄소-케블라/에폭시 튜브는 시험과 약간의 차이를 보이고 있다.

• Composites Research
• /
• 제32권5호
• /
• pp.270-278
• /
• 2019

본 연구에서는 섬유, 기지 및 계면으로 구성된 단방향 복합재료의 대표체적요소를 이용해서 가로방향 기계적 물성을 계면 특성 변화에 따라 예측하고 시험결과에 맞춰 계면의 특성의 보정을 실시하였다. 섬유와 기지로 모델링 된 기존의 대표체적요소는 섬유 길이방향 기계적 물성에 대해 예측 정확도가 높으나 가로방향에 대하여 어느 정도의 편차를 보인다. 따라서, 이런 차이를 보완하기 위해 계면 영역을 도입하였고, 계면의 두께, 탄성 물성과 강도 파라미터에 따라 기계적 물성을 보정하여 복합재료 대표체적요소를 통한 예측의 정확도를 향상시켰다. 그 결과, 복합재료 대표체적요소의 길이방향 물성의 정확도는 유지한 채 가로방향 강성 및 강도의 정확도가 향상됨을 확인하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.207-215
• /
• 2014

본 논문에서는 단방향 섬유복합재료를 사용하여 만든 준등방성 라미네이트 반사경내의 표면정밀도 문제에 대하여 기술하였다. 복합재 반사경내의 방사형 방향의 굽힘강성계수의 변화로 발생할 수 있는 국부적 표면변형의 형상/패턴 및 반사경 표면에 섬유패턴 효과를 감쇠시키기 위해 추가 수지층이 도포된 반사경에 온도변화 발생시 굽힘강성의 불균일성으로 인하여 발생하는 표면의 굴곡을 수치해석과 실험으로 검토하고 문제점 해결을 위한 방향을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권11호
• /
• pp.762-769
• /
• 2017

준등방성 라미네이트내의 확장강성 계수는 방사방향으로균일하지만, 굽힘강성 계수는 플라이 적층순서에 의해 방사방향으로 변화한다. 이 논문에서는 복합재 광학에서 사용되는 단방향섬유 복합재료와 무작위로 분포된 단섬유 복합재료로 이루어진 세 가지 유형의 준 등방성 라미네이트 반사경내의 굽힘강성 계수의 방사방향의 변화량을 비교하였다. 단섬유 복합재료 반사경 방사방향의 확장강성 계수와 굽힘강성 계수는 균일하게 나타나는 반면, 단방향섬유 복합재료 반사경의 경우에는 굽힘강성 계수의 방사방향으로의변화량이 11%에서 많게는 26%까지 변화하는 것으로 나타났다. 또한 강성계수의 차이로 인한 굽힘-비틀림-커플링 효과 등 강성 민감도 또한 큰 것으로 나타났다. 이러한 요소는 정밀성이 요구되는 광학분야에 복합재 반사경의 적용을 어렵게 할 커다란 문제점으로 인식되며, 이러한 복합재료의 이방성 성질로 인한 필연적인방사형 방향으로의 강성계수의 변화 및 그 영향성을 줄이기 위해서는 단섬유나 무작위로 공간에 흩어져있는 섬유 복합재료를 사용하는 것이 복합재 반사경내에 존재하는 굽힘강성 계수의 변화를 제거하는 하나의 방법이다.

• Composites Research
• /
• 제33권1호
• /
• pp.30-37
• /
• 2020

단방향 연속 섬유 강화 복합소재에 대하여 섬유 배열에 따른 응력 분포 양상을 연구하기 위해 단면 형상을 대표하는 체적 요소를 생성하였다. 대표 체적 요소에 횡방향 하중을 가하였을 때, 섬유와 기지재 강성의 차이로 인해 섬유 둘레에서 응력 집중 현상이 발생하며, 섬유 간 좁은 간격 때문에 집중된 응력이 중첩되며 섬유 주변에서 높은 응력이 구해질 것이라 쉽게 예측할 수 있다. 본 연구에서는 섬유 둘레 응력 증감이 단순히 섬유 간 간격 뿐 아니라 섬유의 상대적 위치가 하중 방향과 이루는 각도에 의해서도 결정됨을 보여준다. 정규 육각 구조를 가지는 대표 체적 요소의 중앙에 위치한 섬유를 다양한 방향으로 이동시키며 횡방향 하중을 가하여, 섬유 주변 응력이 증가하거나 감소하는 양상을 유한요소해석 기법을 이용해 측정하였다. 섬유 간 거리가 최소이면서 두 섬유의 중심을 잇는 선분의 방향이 하중 방향과 일치할 때 응력이 최대로 증가하였으며, 섬유 간 거리가 최소라 하더라도 하중 방향에 수직일 때 최대 응력은 오히려 감소한다는 것을 보여준다.

• Composites Research
• /
• 제37권3호
• /
• pp.179-185
• /
• 2024

본 연구는 Representative Volume Element(RVE) 모델을 사용하여 초기 공극 결함이 있는 단방향 섬유강화 복합재의 횡방향 인장 강도 변화에 대해 정량적 평가 및 조사되었다. 초기 공극 결함을 표본오차와 신뢰 수준을 기준으로 적정 표본의 수가 계산된 후, 총 5000개의 초기 공극 결함이 있는 RVE 모델이 표본 집단으로 생성되었다. 표본 집단은 차원 축소법과 밀도 기반 군집 분석을 통해 유사도 분석이 진행되었으며 편향되지 않은 표본 집단임이 확인 및 검증되었다. 검증된 표본 분석 결과는 복합재 구조의 신뢰성 해석에 적용될 수 있게 Weibull 분포로 표현되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.2407-2414
• /
• 2015

본 논문은 적층된 복합재 라미네이트의 두께방향(out-of-plane) 열탄성 물성치 계산식에 관하여 서술하였다. 다양한 적층패턴을 유도된 계산식에 적용한 결과, 섬유방향이 단방향 0도로 구성된 라미네이트에서 총 플라이수 중 10% 이상이 모두 90도 섬유방향으로 이루어져 있거나, 또는 15도 이상의 섬유방향으로 형성된 적층패턴을 가지는 라미네이트(Laminate)의 두께방향 물성치를 복합재 라미나(lamina)의 단섬유방향과 직교하는 물성치(transverse property)로 가정하는 것은 적절하지 않은 것으로 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제33권5호
• /
• pp.302-308
• /
• 2020

본 연구는 탄소 복합소재를 이용하여 오토클레이브와 진공백(Vacuum Bag Only) 공정으로 소재의 열전도 계수를구하고 경화 거동 모델을 통해 표면부와 내부의 경화 거동을 예측 및 비교하였다. 공정에 따른 열전도 계수의 변화로 인해 내부 온도가 표면부와 차이를 보였다. 오토클레이브 공정의 경우 높은 열전도 계수를 통하여 표면부와 내부의 온도는 거의 일치를 하였으며, 경화 거동 역시 유사하게 진행이 되었다. 하지만, 진공백 공정의 경우 표면부와 내부의 경화 거동이 많은 차이를 보였다. 이 차이는 부품 내부의 품질 및 공기 배출에 영향을 준다. 기계적 물성 차이를 확인하고자 0도 단방향 시편으로 압축시험을 수행하였고, 그 결과 진공백 성형이 조금 낮은 물성을 갖는다는 것을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제26권3호
• /
• pp.189-194
• /
• 2013

본 연구에서는 단방향, 직교방향, 임의의 방향 총 세 방향성을 가진 아마섬유에 첨가형 난연제로 널리 쓰이는 나노클레이를 분사한 뒤, 이 섬유를 복합재료의 제조에 사용하였다. 나노클레이는 분산성이 다른 세가지 분사방법을 사용하였으며, 제조에 사용한 기지재는 열가소성 수지인 폴리프로필렌과 열경화성 수지인 에폭시이다. 다구찌 실험계획법을 이용해서 실험을 단순화 하였으며, 실험결과 인장강도, 탄성계수, 총 충격흡수에너지, 열 방출율에 대한 최적의 복합재료 제조 조건을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제26권4호
• /
• pp.207-212
• /
• 2013

본 연구에서는 유리강화섬유폴리머(GFRP)와 탄소강화섬유폴리머(CFRP)로 적층된 조류력 블레이드의 스파 캡(Spar cap)을 대상으로 끝단 처짐의 제한에 따른 단방향(UD) GFRP의 적층 두께를 최적화 하였다. 또한 도출된 적층 두께에 따른 블레이드 내부의 응력의 변화와 블레이드의 재료비용을 확인하였다. 비선형 최적화에 뛰어난 순차 이차방정식 프로그래밍(SQP) 알고리즘을 사용하였고, 목적함수를 계산하기 위하여 상용 유한요소해석 프로그램인 Abaqus/Standard와 연계하였다. UD CFRP의 적층 두께가 9 mm로 제한된 경우, 끝단 처짐이 감소함에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 즉, 최적화된 스파 캡의 무게는 최대 96.2% 증가였으며 최대 인장응력은 최대 24.6% 감소하였다. 끝단 처짐이 126.83 mm로 제한된 경우, UD CFRP의 적층 두께가 줄어듦에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 이로 인하여 무게는 최대 40.1% 증가하였지만 재료비용은 최대 16.97% 감소하였다. 본 연구에서 제시한 블레이드 스파 캡의 최적화된 두께를 바탕으로 조류력 블레이드의 무게, 내부의 최대 응력과 재료비용의 상관관계를 제시하였다.