• Title/Summary/Keyword: 적층복합재료

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Design of Composite Laminates by Consideration of Manufacturability (제작성을 고려한 복합적층판의 설계)

  • 김정석;김천곤;홍창선
    • Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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    • 1999.11a
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    • pp.264-267
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    • 1999
  • 복합적층판은 일반적으로 균일한 두께를 갖는 평평한 구조물을 형성하게 된다. 그러나 실제 적용시 적층판의 테이퍼링(tapering)이 요구되는 경우가 존재한다. 테이퍼진 복합재 구조물의 적용분야는 항공기의 날개, 수직/수평 안정판 및 헬리콥터의 로터 블레이드 등이다. (중략)

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Prediction of Effective Properties of Laminated Plain Weave Textile Composites (적층각을 가지는 평직복합재료 적층판의 등가물성치 예측)

  • U,Gyeong-Sik;Seo,Yeong-Uk
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.10
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    • pp.10-20
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    • 2003
  • In this study, the effective properties were numerically calculated for laminated plain weave textile composites with arbitrary s tacking orientation angles. A single-field macroelement with modified sub-domain integration was used in the analysis to reduce computer resource requirement while efficiently accounting for the internal microstructure. A sample calculation procedure based on the Monte Carlo method was employed to consider the random shift between the layers. Results showed that a significant deviation occurred when the orientation angles were near 0 deg for extensional modulus and Poisson's ratio and 45 deg for the shear modulus. It was also found that the average properties calculated by the 2-layer numerical specimen had large differences compared to the CLT results, which indicated that a caution must be needed when designig of thin plain weave composite structures.

복합재료의 탄성학 소개

  • 황운봉
    • Journal of the KSME
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    • v.29 no.3
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    • pp.231-243
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    • 1989
  • 복합재료의 탄성 문제를 정리하면 다음과 같다. 복합재료와 등방성 재료의 탄성학적 차이는 재료의 탄성계수에 기인하며 이것은 각각 다른 형태의 응력-변형률관계를 갖게 한다. 한편 응 력-변형률 관계식을 제외한 탄성학의 지배방정식은 재료의 종류에 관계없이 성립한다. 복합적 층판의 Stiffness와 응력 등은 Lamination 이론을 사용하여 구할 수 있다. 판이론은 평형식을 z방향으로 적분한 식, 즉 합력(resultant force)와 모멘트로 나타낸 평형식을 사용하는데 이 때 처짐 방정식을 구하기 위해 합력. 모멘트-곡률. 변형률 관계식을 이용하는데 이 관계식이 복합 재료와 등방성재료가 상이하다. 결과로 복합재료는 커플링 효과를 갖게 되며, 복합적층판을 대 칭으로 쌓으면 이 효과를 상쇄시킬 수 있다. 복합적층 보의 이론은 유효 굽힘 계수를 도입하면 등방체 보 이론을 사용하여 보의 처짐을 해석할 수 있다. 복합적층 보의 경우 굽힘 응력의 최 대치는 등방체와는 달리 보의 표면에서만 일어나지 않고 내부에서도 일어날 수 있다.

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A Method to Predict the Open-Hole Tensile Strength of Composite Laminate (원공을 가지는 복합재 적층판의 인장강도 예측 기법)

  • Lee, Heun-Ju;Shin, In-Soo;Jeong, Mun-Gyu;Kweon, Jin-Hwe;Choi, Jin-Ho
    • Composites Research
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    • v.24 no.4
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    • pp.29-35
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    • 2011
  • The characteristic length method used to determine a laminate's strength generally requires the test for un-notched and notched laminates and finite element analysis together. In this paper, the methods used to predict the stress distribution and tensile characteristic length of open-hole laminates using the stress concentration factor and equivalent material properties are proposed. These methods do not require data on the failure load of open-hole laminates or finite element analysis. Once the stress and characteristic length have been determined, the failure load of the open-hole laminate can be calculated. The proposed method considers the effect of the material properties as a parameter and therefore can be applied to a variety of materials. The stress distribution is verified by comparing with a finite element analysis and test results. The predicted failure load shows a maximum deviation of 8% from the test results.

Design of Composite Laminate Bicycle Wheel considering Stacking Sequence (적층각을 고려한 복합재료 라미네이트 자전거 휠의 설계)

  • Lee, Jin-Ah;Hong, Hyoung-Taek;Kang, Kyoung-Tak;Chun, Heoung-Jae
    • Composites Research
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    • v.25 no.5
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    • pp.141-146
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    • 2012
  • The strength design for the lightweight bicycle wheel made of the Carbon/Epoxy composite laminates has been discussed in this paper. For bicycle wheel design, lightness of the wheel is important. Also, it has to satisfy the required strength under specific loading cases. Two testing methods for the bicycle wheel, i.e. vertical and complex loadings, are adopted in this study. Because the strengths of composite wheel is different in relation to the stacking sequence and the number of plies, it is important to decide an appropriate stacking sequence and number of layers for the composite wheel. From the finite element analysis results, the most stable sequence orientation and number of layers are determined. The stacking sequence $[0]_{8n}$, $[90]_{8n}$, $[0/90]_{2ns}$, $[{\pm}45]_{2ns}$, $[0/{\pm}45/90]_{ns}$ (n=1,2,3,4)are performed for finite element analysis. From results, $[0/{\pm}45/90]_{3s}$ lay-up is a good selection for the composite bicycle wheel. Also, the weakest point and layer are found in this study.

복합재료 적층구조의 역학적 특성

  • 홍창선
    • Journal of the KSME
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    • v.32 no.1
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    • pp.4-17
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    • 1992
  • 이 글에서는 복합적층판의 역학적 특성인 층간분리, 모재균열, 초기파손 후의 거동에 대한 문헌을 간단히 서술하고 그 특성을 살펴 보았다. 이상에서 살펴본 바와 같이 이방성인 층으로 구성된 복합적층 구조의 역학적 특성은 균질인 단일구조와 달리 각층의 재료상수가 달라층과 층 사이의 층간응력이 존재하여 층간분리현상이 발생하지 않도록 섬유방향뿐만 아니라 적층순서를 중요한 설계변수로 고려하여야 한다. 또한 모재균열로 인한 기계적 거동의 변화를 이해하고 초기파손 후의 손상을 고려한 해석을 수행하여 복합적층 구조의 응력해석 및 파손, 강도예측을 한다.

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Low degree of homogeneity issue on the effective moduli of plain weave textile composites (기하학적 매개변수에 의한 평직복합재료의 저 균일도 문제)

  • 우경식;서영욱
    • Composites Research
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    • v.13 no.2
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    • pp.8-21
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    • 2000
  • In th is paper. the low degree of homogeneity issue in the effective modulus was studied for plain weave textile composites. Unit cell analyses were performed using multi-field macroelements. The effective moduli were calculated for finite and infinite configurations and the statistics assessment of the results was presented. Results indicated that the effective modulus of plain weave textile composites depended strongly on the fiber tow phase shift angles and the number of layers. As the number of layers increased, however, the distribution of the modulus showed concentration and higher degrees of homogeneity was attained.

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An Experimental Study on the Free Vibration of Composite Plates with Various Shapes (다양한 형상을 갖는 복합재료 판의 자유진동에 대한 실험적 연구)

  • 이영신;최명환
    • Composites Research
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    • v.12 no.1
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    • pp.47-58
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    • 1999
  • This paper describes the results of experiments to analyze the free vibration of the laminated composite and hybrid composite plates with various shapes and boundary conditions. The materials of specimens were the carbon fiber reinforced plastic (CFRP), the glass fiber reinforced plastic (GFRP), the GFRP-Aluminum hybrid composite and the CFRP-CFRP hybrid composite. The natural frequencies and nodal patterns of plates with various shapes were experimentally obtained by impact exciting test using an impact hammer and an accelerometer. The experimental results were presented with normalized frequency parameters. The effects of composite material properties, fiber orientation angles, various geometrical shapes and boundary conditions on the vibration characteristics of composite plates were evaluated. To compare and verify these experimental results, the finite element analysis was carried out, and was well agreed with experimental results.

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Flexural-torsional Vibration Analysis of Thin-walled C-Section Composite Beams (박벽 C형 복합재료 보의 휨-비틀림 진동 해석)

  • Kim, Young Bin;Lee, Jae Hong
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.14 no.1
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    • pp.31-40
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    • 2002
  • Free vibration of a thin-walled laminated composite beam is studied. A general analytical model applicable to the dynamic behavior of a thin-walled channel section composite is developed. This model is based on the classical lamination theory, and accounts for the coupling of flexural and torsional modes for arbitrary laminate stacking sequence configuration. i.e. unsymmetric as well as symmetric, and various boundary conditions. A displacement-based one-dimensional finite element model is developed to predict natural frequencies and corresponding vibration modes for a thin-walled composite beam. Equations of motion are derived from the Hamilton's principle. Numerical results are obtained for thin-walled composite addressing the effects of fiber angle. modulus ratio. and boundary conditions on the vibration frequencies and mode shapes of the composites.

Review on Higher order Laminated Composite Plate Modelings (복합재료 적층판의 고차이론의 검토)

  • 조맹효
    • Journal of the KSME
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    • v.34 no.7
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    • pp.517-526
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    • 1994
  • 복합재료가 점차 최근에 항공기에서 이차적인 구조요소에서 일차적으로 힘을 받는 구조물에 사 용됨으로써 두꺼운 복합재료 구조판과 셸의 정확한 동적, 정적거동을 예측하는 것이 중요한 문 제가 되었다. 특히 전산구조역학의 한 분야로서 복합재료 적층판의 문제는 inhomogeneity와 anisotropy 문제를 가지고 있어서 복잡하며 일차구조 (primary structrue)에서는 100장-200장의 적층도 드물지 않게 볼 수 있어서 정확한 계산을 위해서는 방대한 기억용량과 빠른 계산속도를 요구한다. 그러므로 복합재료 적층판의 거동을 정확하고 값싸고 빠르게 계산할 수 있는 이론과 수치방법의 개발이 중요한 문제이다. 이 문제는 E. Reissner, R. K. Kapania & S. Raciti, A. K. Noor & W. S., Burton, L. Librescu & J. N. Reddy, J. N. Reddy 등에 의해서 review가 행하 여졌고 이 분야의 모든 paper들의 비교적 현재까지 연구동향을 잘 묘사하고 있다. 여러 review paper들이 시간흐름상으로 여러 연구들을 잘 정리하고 있으므로 이 글에서는 논문들을 다시 review하는 것이 아니라 지난 20여 년간 이 분야에서 계속되어 온 연구중 주요한 것을 고찰하고 소개하는 것을 그 목적으로 한다.

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