• 대한기계학회논문집
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• 제18권12호
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• pp.3202-3218
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• 1994

Mode shapes and natural frequencies of vibrating laminated composite plates are taken using real-time and time-average holographic interferometry. Debonds and delamination in the laminated plates are measured nondestructively. During holographic testing of composite plates, it has been found that the conditions for the local resonance in debonds are strongly dependent on the frequency of excitation. A membrane resonance model was proposed to describe this behavior. Relations between characteristic length according to the size, shape of debonds and membrane resonance frequency are presented. Several experiments were performed to verify the membrane resonance model. The agreements between the predicted excitation frequency and the observed resonance frequency are good. The experimental results show that higher stresses and strains due to local resonance lead to the debond detection.

• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.20-30
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• 2001

본 연구는 적층각 및 적층구성이 다른 판형 복합재료의 충격 손상에 대하여 비파괴시험적 관점에서 고찰하였다. 연구를 위하여 직조 및 단일방향 프리프래그로 만든 두가지 형식의 복합재료에 낙하식 충격을 가한 후 비파괴검사를 수행하였다. 비파괴검사는 $ZnI_2$를 침투한 X-ray 검사 그리고 초음파 C-scan 검사를 수행하였고 결함의 종류에 따라 이들 검사에 대한 검출효과를 비교하였다. 그리고 두가지 형식의 복합재료 시험편에 대하여 충격 에너지별 결함의 발생정도를 비교하였다. 시험결과, 결함의 검출효과에 대하여서는 층간 분리 검출은 초음파 검사가 효과적이고 기지 크랙 및 섬유 파단은 침투제를 적용한 X-ray 검사가 효과적이었다. 그리고 적층각 및 적층구성에 따라 결함의 형상 및 발생정도에 상당한 차이가 있었으며, 충격 에너지가 증가할수록 기지 크랙, 층간 분리, 섬유 파단의 순으로 결함이 발생하였고 그 크기도 대체적으로 증가하는 경향을 보였다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.327-334
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• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제7권2호
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• pp.42-47
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• 1988

이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 초음파 C-scan 법에 의하여 층간분리, 기지균열 등의 손상 정도, 크기 및 형태의 판별이 가능하며 충격손상은 주로 섬유의 주축방향으로 성장한다. 2) 복합재료의 인장파괴시 적층구조에 따라 상이한 AE 양상을 나타내며 이 원인은 파괴 mode의 차이에 기인한다. 3) 섬유의 파단은 기지파단의 경우 보다 강력한 AE activity를 나타내며 peak amplitude의 분포를 분석하여 파괴 mode의 해석이 가능하다. 4) 복합재료의 파괴강도는 적층구조, 충격 손상 등에 영향을 받으며 응력파 계수(SWF)의 측정에 의해 정성적 평가가 가능하다.

• 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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• 제21권1호
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• pp.39-45
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• 2001

신호처리법으로 현재 많이 사용되고 있는 푸리에 변환은 신호의 주파수 성분이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 표현하지 못한다. 따라서 최근 이와 같은 푸리에 변환의 단점을 보완하여, 신호의 시간과 주파수에 대한 정보를 동시에 표현할 수 있는 시간-주파수 해석법들이 개발되었다. 본 연구에서는 음향방출을 이용하여 복합재료의 주요 발생원으로 알려져 있는 기지균열, 섬유분리, 섬유파괴 덴 층간분리 등과 같은 파괴기구를 해석하였다. 각각의 파괴특성이 나타나도록 시험편을 제작하여 인장시험 시 검출된 음향방출신호의 시간-주파수 해석을 통해 전체 파괴기구의 특징을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.149-157
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• 2017

본 논문에서는 응집영역 모델링 기법을 사용하여 노치가 있는 적층복합재료의 파괴거동을 연구하였다. 먼저 노치가 있는 적층복합재료 시편형상에 대해 일반 3차원 고체요소로 모델링 한 후 요소들 사이에 섬유파괴, 기지파괴 및 층간분리 파괴를 담당하는 응집요소를 삽입하여 유한요소 메쉬를 제작하였다. 다음으로 일축인장 시험을 모사하는 하중 및 경계조건을 가하여 점진적 파괴해석을 수행하고 해석결과를 참고문헌의 실험결과와 비교하여 해석의 타당성을 검증하였다. 수치해석 결과로부터 노치가 있는 적층복합재료 인장시편의 파괴시작 및 진전거동을 분석하였으며 파괴모드의 진전을 체계적으로 조사하였다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.316-322
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• 2017

탄소섬유는 매우 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성을 가진 소재로써, 고분자를 매트릭스로 하는 복합재료로써 산업적으로 널리 쓰이고 있다. 하지만 이 복합재료는 높은 강도 및 탄성을 가진 탄소섬유에 비해, 약한 고분자 매트릭스로 인한 분리 형상이 약점으로 지적되고 있다. 이를 해결하기 위해 강화재의 첨가가 필수적이다. 그래핀은 매우 우수한 기계적 물성을 지닌 강화재로써, 첨가 시에 높은 물성 향상을 기대할 수 있다. 하지만 그래핀 자체의 응집현상과 고분자 기지와의 약한 결합이 강화효과를 제대로 구현해내지 못하는 결과를 초래하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 핵심 기술로 제시된 것이 기능기화 방법이며, 이를 통해 분산성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 멜라민을 이용하여 그래핀 나노플레이틀릿의 기능기화를 진행하고, 이를 에폭시 고분자 기지와 혼합하였다. 제조된 그래핀 나노플레이틀릿/에폭시을 이용하여 탄소섬유 강화 고분자 복합재료를 제조하고 굽힘 특성과 층간전단강도를 측정하였다. 그 결과 복합재료의 기계적 물성이 증가되었으며, 그래핀 나노플레이틀릿의 분산성이 향상됨을 확인하였다.