• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.201-209
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• 2023

Recently, fiber-reinforced composites have been widely used in various industrials fields. In this study, the mechanical behavior, especially fracture behavior, of biomimetic fiber-reinforced composites subjected to pressure loading was analyzed using finite element analysis (FEA). The fiber alignments in the biomimetic composites formed a helicoidal structure, wherein a stacking sequence involved a gradual rotation of each ply in the multi-layered laminated composites. For comparison, cross-ply composite samples with fibers arranged at 0° and 90° were prepared and analyzed. In addition, the mechanical behavior was analyzed based on combinations of the stacking sequence of carbon-fiber composites and glass-fiber composites. The FEA results showed that, when compared with the cross-ply samples, the mechanical properties of the biomimetic composites were considerably improved under pressure loading, which was applied to one side of the composites. Thus, the biomimetic helicoidal structure significantly improved the mechanical properties of the composites. Placing materials having high elasticity and strength in the outermost layers (the layer of the side on which pressure was applied and the opposite side layer) of the composites also significantly contributed to improving the mechanical properties of the composites.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.25-30
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• 2007

섬유강화 복합재료는 비강도 및 비 강성도가 뛰어나기 때문에 무게 절감을 위해 항공우주, 선박, 기계 같은 다양한 공학 분야에 널리 사용되고 있다. 각 층의 재료 물성치는 일반적인 금속재료에 비해 큰 변동성을 갖는 것으로 알려져 있으며 하중 방향에 따라 매우 민감하게 반응한다. 그러므로, 복합재 적층판의 설계에서 불확실성을 고려하는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 COMSOL과 MATLAB을 이용하여 끝단 변위, 고유진동수, 좌굴응력이 설계 요구조건으로 정의된 경우, 재료 물성치의 불확실한 변동성을 고려하여 복합재 구조물의 거동에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.321-330
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• 2023

In this study, the structural performance of the specimen fabricated through 3D printing was evaluated through monotonic loading experiments analysis to apply to 3D printed structures. The compression and flexural experiments were carried out, and the experimental results were compared to the finite element model results. The loading directions of specimens were investigated to consider the capacity of specimens with different curing periods, such as 7 and 28 days. As a result, the strength tended to increase slightly depending on the stacking direction. Also, between the 3D-printed panel composite and the non-reinforced panel, the bending performance depended on the presence or absence of composite reinforcement.

• Composites Research
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• 제15권3호
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• pp.18-29
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• 2002

본 논문에서는 얇은 벽보로 모델링 한 위성체 구조물에 입사되는 열 하중에 의해 발생하는 굽힘 진동과 열적 플러터에 대하여 연구하였다. 복합재료 얇은 벽보는 회전관성과 1차, 2차 와핑, 전단변형의 비고전적 요소를 포함한다. CUS구조물로 모델링한 복합재료 얇은 벽보의 열 진동 특성은 적층 순서와 섬유강화복합재료의 방향특성인자로부터 기인된 종방향 굽힘과 횡방향 굽힘의 언성과 관련하여 연구되었다. 수치 해석적인 방법으로 열적 플러터의 안정성 영역의경계값을 구하였으며, 태양 열 플럭스의 입사각, 감쇠계수, 섬유각의 변화에 의한 보의 변위를 구하였다. 주 구조물에 압전소자를 부착하여, 감지기와 작동기로 사용하여 제어해석을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.153-156
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• 2009

KSLV-I 2단에 적용된 킥모터는 피치, 요축 자세제어를 위해 고무와 보강제가 번갈아가며 적층된 플렉시블 씰을 사용하였다. 제작된 플렉시블 씰은 노즐에 조립되기 전에 플렉시블 씰의 성능을 확인하기 수압 구동 시험을 수행 하였다. 수압 시험을 통해 플렉시블 씰의 제작 상태를 확인하였으며, 압력 변화에 따른 피치, 요축의 구동 토크 및 축 방향 밀림량을 확인하였다. 수압 시험결과 제작된 플렉시블 씰의 구동 토크는 60kgf-m/deg이하이며, 축 방향 밀림량은 최대 6mm이하를 보이고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.56-64
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• 2002

본 논문에서는 복합재료 얇은 벽보의 열진동 응답에 대해 연구하였다. 복합재료 얇은 벽보로 모델링한 위성체 유연 구조물은 회전관성과 1차, 2차 와핑. 전단변형의 비고전적 요소를 포함한다. CUS구조물로 모델링한 복합재료 얇은 벽보의 열진동 특성은 적층순서와 섬유강화복합재료의 방향특성인자로부터 기인된 종방향 굽힘과 횡방향 굽힘이 연성과 관련하여 연구되었다. 열에 의한 구조물의 변형과 온도 구배가 연성된 열 진동에 대한 해석이 수행되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.437-440
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• 2010

이 논문은 발사체 노즐에 사용되는 내열성 재료인 C/SiC에 대한 이방성 물성을 예측하는 방법으로, 평면 방향의 실험 데이터를 이용해서 9개의 엔지니어링 물성을 간단하고 효과적으로 계산하는 준 이론적 접근에 대해 설명하였다. 이 방법은 C/SiC 복합재료를 직조 보강재의 굴곡율에 따라 세 층으로 이상화 하여, 고전 적층 평판이론으로 계산한다. 평면 방향으로 실행된 실험 데이터와 직조 구조물의 굴곡율을 초기 데이터로 이용하며, 측정이 어려운 두께 방향의 물성을 효과적으로 얻을 수 있었다. 예제를 통하여 이 방법의 유용성을 증명하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.881-887
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• 2012

섬유강화 복합재료는 금속 재료보다 비강성 및 비강도가 높아 경량화가 요구되는 산업에서 수요가 증가하고 있다. 이러한 섬유강화 복합재료는 방향성을 가진 섬유 원사를 일정한 규칙으로 배열하고 에폭시 수지와 같은 레진을 이용하여 경화한 후 사용하게 된다. 섬유강화 복합재료는 구조적인 특성상 섬유배열각도에 따라 서로 다른 재료물성을 나타내기 때문에 섬유강화 복합재료의 강도를 정확히 평가하는 것은 이들을 구성요소로 하는 복합재료 구조물의 설계 또는 파괴에 대응한 설계에서 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 평직 탄소섬유강화 복합재료 적층판을 대상으로 섬유배열각도($0^{\circ}/90^{\circ}$, $30^{\circ}/-60^{\circ}$, $+45^{\circ}/-45^{\circ}$)에 따른 인장시험을 통하여 정적 파괴강도를 평가하였으며, 복합재료를 구성하고 있는 섬유의 구조적인 주기성을 포함하는 Tan과 Cheng의 강도함수와 조화함수를 이용하여 섬유배열각도에 따른 평직 탄소섬유강화 복합재료의 정적 파괴강도를 예측하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.519-529
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• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

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