• 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.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.600-602
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• 2012

폐단면리브 적용 판의 면내 압축좌굴 거동 특성 중에서 보강재 강성이 작고 비교적 낮은 임계하중을 받는 경우 전체기둥좌굴 거동이 예상된다. 본 논문은 폐단면리브 단면 강성의 고려 방안에 따라 단순 보 유사모형을 정립하고 전체좌굴에 대해 에너지 근사해법을 적용하여 전체좌굴강도 근사해를 유도하기 위한 기초적인 연구방안으로써 검토한 내용을 소개하고자 한다. 유사모형의 폐단면리브 중심에서 휨강성이 발휘되는 것으로 가정하여 모형화 하였다. 폐단면리브 보강판의 프로토타입 모델에 대해 직교이방성 $[(0^{\circ})_4]_s$와 Cross-ply $[(0^{\circ}/90^{\circ})_2]_s$ 적층단면을 각각 고려한 유한요소 해석을 실시하였다. U리브 단면강성에 따른 복합적층 보강판의 탄성좌굴강도 해석결과를 근사해 공식과 비교하고 U리브로 보강된 복합적층판의 좌굴모드 변화양상을 수치해석적으로 검토하였다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.377-382
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• 2020

본 연구에서는 Rayleigh-Ritz 법을 이용하여 열린 단면보로 보강된 복합재료 주름판의 자유진동 특성을 연구하였다. 복합재료 주름판에 대해 등가균질모델을 이용하였으며, 이 등가모델은 주름판을 두 수직방향에 대해 서로 다른 재료특성을 갖도록 직교이방성판으로 취급한다. 등가 직교이방성판의 운동은 회전 관성 및 횡전단변형을 고려하기 위해 1차 전단변형이론을 기초로 표현된다. 또한 진동형상에서 보강재의 위치에 따른 국부 형상을 표현하기 위해 이산보강이론이 적용되었다. 제안된 해석 방법에 대한 타당성을 검증하기 위해 ANSYS를 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 진동수 및 진동형상을 비교하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.29-34
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• 2012

압축을 받는 복합적층판의 보강을 위해 폐단면리브를 적용하는 것이 효과적이나, 적정 크기나 최적 두께에 대한 충분한 연구자료가 제시되지 못하고 있다. 이에 따라 폐단면리브 단면 제원에 따른 복합적층판의 압축좌굴 거동에 대한 영향이 우선 검토되어야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 직교이방성 $[(0^{\circ})_4]_s$와 Cross-ply $[(0^{\circ}/90^{\circ})_2]_s$ 적층단면을 각각 고려하여 U리브 단면강성에 따른 복합적층 보강판의 탄성좌굴강도 및 좌굴모드의 변화를 수치해석적으로 검토하였다. 구조부재로써 적용성을 고려하여 U리브 단면 모델을 선정하였고 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 U리브 적층두께에 따른 고유치 해석을 실시하였다. U리브와 같은 폐단면 보강재를 적용한 복합적층판에서는 단순지지 조건의 판좌굴 강도에 비해 상승효과가 있음이 본 연구의 수치해석 결과로부터 입증되었으며 본 해석연구 대상 모델에 대해 U리브 최적 적층두께를 분석하였다. 본 논문의 연구 결과는 향후 U리브의 최적 단면 선정방안을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국주조공학회지
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• 제27권6호
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• pp.255-257
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• 2007

최근에는 탄소섬유복합재료(CFRP)는 우주 및 민간 항공산업분야에 널리 활용이 되고 있는 실정이다. CFRP 복합재는 적층구성에 따라 기계물성치 및 강성에 크게 영향이 미치므로 가장 대표적인 직교이방성 적층재의 적층배향을 비파괴 탐상하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 CFRP 적층재의 섬유배향에 가장 민감한 초음파 전단파를 활용하기 위해 2개의 종파 초음탐촉자를 이용하는 새로운 기법을 제안하였다. 또한 초음파 전단파를 발생하기 위해서는 탐촉자 밑면에 접촉매질인 태운꿀을 사용하는데 초음파시험하는 도중에 물성치중에 하나인 즉 점성이 상당히 변하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2개의 종파용 초음파탐촉자를 이용해 전단파를 발생시킴으로써 접촉매질문제를 상당히 경감할 수 있는 것으로 나타났으며 여기에서 발생한 전단파가 CFRP 복합적층판의 섬유배향에 매우 민감함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.69-75
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• 2018

본 연구에서는 직물 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 직교 격자 형상으로 적층한 패널 구조를 제안하고, 기계적 특성에 대한 분석 및 연구를 수행하였다. 프리프레그를 재단하여 적층하는 방식으로 직교 격자 구조를 제작하였으며, 하부의 적층판과 오토클레이브 공정 일체 성형을 통해 격자 패널 구조를 제작하였다. 본 연구에서는 인장, 압축, 전단, 굽힘 하중을 부가하여 제안된 격자 패널 구조의 거동을 확인하였으며, 이러한 시험을 통해 본 직교 격자 구조물의 강성 증가 효과를 입증하였다. 또한, 유한요소해석 모델을 구축하여 시험 결과와 비교하였으며, 이를 통해 시험과 해석의 타당성을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.42-51
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• 2001

본 연구에서는 복합재료에 삽입된 광섬유센서의 인장하중하에서의 정적 물성치와 피로하중하에서의 동적 물성치를 실험적인 방법과 유한요소해석을 통하여 고찰하였다. 결과에 의하면 삽입된 광섬유센서는 인접한 강화섬유에 수직한 방향으로 삽입된 피로하중의 경우를 제외하고 복합재료의 기계적인 물성치에 큰 영향을 끼치지 않는다고 결론지을 수 있다. 광강도형 광섬유센서를 복합재료 적층판에 삽입하여 복합재 적층판의 강성저하를 측정함으로써 직교적층판 피로손상을 검출하였다. 이 실험의 결과에 의하면 광강도형 광섬유센서는 간단하고 저렴한 장치와 측정된 신호의 복잡한 후처리 과정이 필요 없다는 장점으로 인하여 구조물의 강성저하를 측정하여 피로손상을 감시하는데 있어서 큰 잠재력을 가진다고 할 수 있다. 또한 삽입된 광강도형 광섬유센서는 우수한 내 피로성과 넓은 강성측정 범위를 보였다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.6-12
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• 2019

본 논문에서는 Cross-ply 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 모드 I 층간분리 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Cross-ply 시편에 대한 Double-Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였다. Cross-ply DCB 시편의 경우 층간 및 층내 파괴를 포함한 복합적인 균열 성장과 기하학적 대변형에 의한 비선형성을 수반하였다. 따라서 변형률 에너지 해방률과 유한요소해석을 기반으로 비선형성을 수반한 DCB 시험에서도 적용되는 모드 I 층간 파괴인성 평가방법을 제안하고 기존의 선형이론으로 구한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 Cross-ply DCB 시편의 모드 I 층간 파괴인성과 모드 I 층내 파괴인성을 분류하였고 모드 I 층내 파괴인성이 더욱 낮음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권6호
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• pp.546-555
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• 2009

이 연구에서는 목재의 효율적인 이용의 일환으로 스프루스 직교형적층재의 중층을 중밀도섬유판(medium density fiberboard, MDF), 파티클보드(particle board, PB) 및 배향성스트랜드보드(oriented strand board, OSB)의 3종류의 시판용 목질보드를 복합적층한 3층 목질계 복합적층재(패널)를 제작하여, 중층목질재료라미나의 구성엘리멘트가 복합적층재(패널)의 휨 강도성능에 미치는 영향을 조사하였다. 목질계 복합적층재의 휨 탄성계수는 중층에 배향성스트랜드보드(OSB)를 배열한 복합적층재에서 가장 높은 값을 나타내었고, 중밀도섬유판(MDF)을 중층에 배열한 복합적층재에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 이 값은 중층에 섬유직각방향라미나를 배열한 다양한 종류의 직교형적층재 보다 높은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 표층이 스프루스 섬유직각방향으로 된 복합적층재의 휨 탄성계수 예측치는 실측치와 비슷한 값을 나타내었으나, 표층이 스프루스 섬유방향으로 된 복합적층재의 휨 탄성계수 예측치는 실측치보다 높은 값을 나타내었다. 복합적층재의 휨 강도는 배향성스트랜드보드(OSB)를 중층에 배열한 타입에서 가장 높은 값을 나타내었고, 파티클보드(PB)를 중층에 배열한 타입에서 가장 낮은 값을 나타내어 휨 탄성계수와 약간 차이를 나타내었다. 복합적층에 의해, 복합적층재의 휨강도 성능의 이방성은 스프루스소재의 그것에 비해 현저히 감소하였고, 보드상호간의 강도성능의 차이도 현저히 감소하는 것이 확인되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.583-586
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• 2000

This work ethibits how susceptive the shear ultrasonic waves are to a little misoriented plies according to the angle variation of shear ultrasoic waves $0^\circ$ , $45^\circ$ and $90^\circ$. Also, it is shown that shear waves, particularly the transmission mode with the transmitter and receiver perpendicular to each other, have high sensitivity for detecting anomalies in fiber orientation and ply layup sequence that may occur in the manufacturing of composite laminates. Experimental results are agreed with modeling solutions which were based on decomposition of shear wave polarization vector as it propagates through the composite laminates. This wave appeared considerably to be sensitive to CFRP composites to the thickness direction along in-plane fibers.