• Composites Research
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• 제25권1호
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• pp.1-8
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• 2012

본 논문에서는 다공성 복합재료의 열탄성 거동 예측을 위하여 미시역학적 유한요소 해석을 통해 기공 탄성 인자를 측정하였다. 먼저 기공 압력에 의한 복합재료의 응력 및 변형 상태를 기술하기 위해서 구성 방정식에 기공 탄성 인자를 도입하였다. 기공 탄성 인자의 산출에 필요한 기공 압력에 의한 팽창 변형도와 기공 형성에 따른 균질화 탄성 계수의 저하를 측정하였다. 기공의 형상, 크기, 배열 형태에 따른 이차원 대표 체적 요소의 모델링과 유한요소 해석을 수행하였다. 기공도, 재료 이 방성이 기공 탄성 인자에 미치는 영향과 기공 압력에 따른 변형 에너지 밀도 분포를 살펴보았다. 또한, 측정된 기공 탄성 인자의 유용성을 검토하기 위하여 탄소/페놀릭 복합재료의 열탄성 거동을 예측하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권2호
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• pp.535-541
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• 2020

현행 탄성 재료 교체 및 성능평가는 작업성 및 작업공정이 매우 복잡하고 시간도 많이 소요됨은 물론 탄성 재료의 교체시기를 사전에 파악하기 어려운 반면, 본 연구에서 제시한 방법은 탄성 재료의 궤도지지강성 변화율을 상품 한계치와 기능 한계치를 비교 표시해 줌으로써 탄성 재료 교체의 필요성 및 교체 전, 후의 궤도지지강성 개선효과를 현장에서 즉각적으로 실험데이터를 바탕으로 입증이 가능하다. 또한 궤도지지강성 평가 소프트웨어를 이용하여 현장시험을 통해 획득한 탄성 재료에 대한 성능평가 데이터가 관리자 컴퓨터에 통합 관리되기 때문에 탄성재료의 교체시기 및 위치를 파악함으로써 교체 계획 수립 및 유지관리 이력 관리가 가능하다. 따라서 선로 순회하는 작업시간 동안 다수의 측점에서 탄성재료의 성능 및 상태를 현재 운영상태에서 궤도성능(궤도지지강성) 및 궤도재료의 내구성능(노후화 수준, 물성변화율 등)을 평가함으로써 시기적절하게 탄성재료를 교체할 수 있으며, 지속적으로 탄성재료의 성능변화(열화)상태를 모니터링 할 수 있어 궤도유지관리에 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 기계저널
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• 제29권3호
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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.

• 한국음향학회지
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• 제20권4호
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• pp.54-61
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• 2001

자왜 재료는 비선형 자기-탄성 특성을 갖는다고 알려져 있다. 그러나 비선형 특성을 표현하는 자왜 재료의 비선형 구조 방정식을 4차 텐서를 이용하여 유도하였고, 준선형 (quasi-linear)화시킨 압자구조방정식을 이용하여 자왜 재료 내의 파동 방정식을 유도하였다. 유도된 식을 바탕으로 자왜 재료에서 평면파가 자계 방향을 따라 전파될 때의 탄성파 속도를 구하였다. 나아가 자왜 재료 중에서 가장 널리 사용되고 있는 Terfenol-D의 탄성파 속도를 측정하여 본 연구에서 유도한 자왜 재료 비선형 구조 방정식의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제15권6호
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• pp.30-37
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• 2002

꼰 섬유(twisted yarn)로 이루어진 복합재료의 탄성계수를 예측하기 위한 강성모델을 제시하였다. 이 모델은 단위 셀 구조를 바탕으로 하여 좌표변환과 구성 재료의 연성 상수를 체적 평균함으로써 복합재료의 탄성계수를 예측하는 방법이다. 해석적인 결과와 실험치와의 비교를 위하여 두 종류의 꼬임 각을 가지는 섬유로 구성된 복합재료에 대한 시험을 하였으며 인장, 압축, 전단 강도와 탄성계수를 구하였다. 이 시험편은 유리섬유 및 에폭시 수지를 사용한 RTM 성형법으로 제조하였다. 탄성계수에 대한 비교 곁과 예측치와 실험치는 비교적 잘 일치하였다. 이 모델에 의해 구해진 3차원적인 탄성계수 값은, 꼬인 섬유로 이루어진 직조형 복합재료 구조물의 구조해석을 위한 기본 물성치 입력값으로 사용될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권4호
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• pp.227-236
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• 1997

탄성파 전파 과정의 정량적인 이해와 그 가시화는 결함 탐지는 물론이고, 재료의 물성 평가에 매우 중요하다. 대상 재료가 이방성을 지닐 경우에 탄성파 전파 과정은 복잡해져서 전파 과정의 해석 및 가시화 작업은 탄성파를 이용하는 결함 탐지 및 재질 평가에서는 필수적이다. 이방성 재료에서는 탄성파의 속도가 방향에 따라서 달라짐은 물론이고, 위상 속도와 군 속도의 방향이 어긋나서 파면이 진행하는 방향과 에너지가 진행하는 방향이 달라진다(beam skewing 효과). 특히 복합재료와 같이 이방성이 큰 재료에서는 이 효과가 매우 크게 나타나므로 탄성파를 이용한 시험 결과를 해석하고자 할 때에는 반드시 전파 과정을 이해해야 한다. 이방성 재료에 대해 해석적인 접근에는 한계가 있어서 유한차분법(finite difference method: FDM)과 같은 수치 해석 방법이 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 탄성파 전파 과정을 해석할 수 있는 2차원 FDM 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 이방성 재료에서의 탄성파 전파에 대한 전산 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.141-153
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• 2023

본 리뷰 논문에서는 일반 접촉 역학 이론과 더불어 유기탄성체 마찰에 관한 이론 및 배경을 소개한다. 특히 Greenwood & Williamson 접촉 역학 이론을 확장하여 거친 표면을 자기-아핀(self-affine) 특성으로 고려한 접촉 역학 및 마찰의 수학적 모델을 제시한 Klüppel & Heinrich 이론을 중심으로 유기탄성체 복합재료의 마찰 거동에 대해 살펴본다. 자기-아핀 특성에 의한 노면의 멀티스케일 거칠기로 인해 미끄러짐 마찰 시 유기탄성체 복합재료는 다양한 주파수에 따른 동적 변형이 가해지며 이때 재료가 나타내는 점탄성이 마찰 거동에 주요한 영향을 미친다. 따라서 유기탄성체 복합재료의 비선형 점탄성을 고려하여 광범위한 주파수 영역에서의 점탄성 거동인 마스터커브를 구축하는 원리 및 방법을 제시하였다. 마지막으로 유기탄성체 복합재료 마찰 이론을 타이어 트레드 컴파운드와 노면 간의 마찰에 응용한 실험적 결과와 그 물리적 의미를 이론과 접목하여 설명하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권3호
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• pp.268-274
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• 1995

세라믹재료의 동탄성계수 측정을 위한 공진주파수 측정장치를 구성하였다. 구조용 세라믹 재료로 이용되는 $Al_{2}$O_{3}$, SiC, $Si_{3}$N_{4}$의 온도를 120$0^{\circ}C$까지 5$0^{\circ}C$의 온도간격으로 올리면서 torsional resonant frequency와 flexural resonant frequency를 측정하고, 측정된 공진주파수로부터 각 재료의 탄성계수를 구하였다. SiC의 경우는 120$0^{\circ}C$의 온도까지 탄성계수가 선형적으로 감소하였으나, $Al_{2}$O_{3}$와 $Si_{3}$N_{4}$의 경우에는 각각 100$0^{\circ}C$와 80$0^{\circ}C$까지는 선형적으로 감소하나, 그 이상의 온도에서는 탄성게수의 감소폭이 증가하는 현상을 보였다. 이러한 현상은 다결정재료에서의 grain boundary sliding에 의한 것으로 알려져 있다. 상온에서 공진법으로 측정된 동탄성계수의 측정결과는 초음파법으로 측정한 결과와 비교하였는데, 4% 내에서 서로 일치하는 결과를 보였다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.73-79
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• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 수행하여 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가 탄성계수를 예측하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수행되었다. 해석에서는 섬유다발의 재료적 비선형성과 대변형 시 발생하는 기하학적 비선형성이 고려되었으며, 섬유다발의 대 전단 변형으로 발생하는 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 사용자 부프로그램을 작성하여 이를 ABAQUS내에 삽입하였다. 결과에서는 일축하중 상태에 있는 유연직물복합재료의 응력-변형률 거동을 예측하여 이로부터 계산된 등가탄성계수를 시험결과와 비교하였으며, 다양한 섬유 굴곡도를 갖는 유연직물복합재료에 대한 등가탄성계수를 계산하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.66-72
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• 2016

고온에서 열화학적 분해 현상을 겪는 고분자 기지 복합재료는 기지 내부의 기공도가 급격히 증가한다. 기공의 생성은 재료의 탄성 계수와 파손 강도를 감소시키며, 기공 내부의 가스 압력은 재료의 열기계적 거동에 영향을 준다. 본 논문에서는 기지 내부에 많은 기공이 포함된 일방향 섬유 강화 복합재료의 이차원 대표 체적 요소를 설정하고 유한요소 해석을 수행하였다. 이를 통해 기공 상태에 따른 복합재료의 유효 탄성 계수, 기공 탄성 계수, 파손 강도 등을 산출하였다. 특히, 기지 재료의 특성에 많은 영향을 받는 섬유 수직 방향의 파손 강도가 원래 기지 강도보다 현격히 낮게 산출되며, 기공도가 증가함에 따라 지속적으로 떨어지는 경향을 확인하였다.