• Elastomers and Composites
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• 제48권2호
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• pp.133-140
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• 2013

탄소섬유강화 고분자(CFRP) 복합재료는 고분자 매트릭스 내에 탄소섬유를 강화제로 사용한 복합재료이다. 최근 고온 및 고진공 조건이 요구되는 항공우주 및 전자산업용 고성능 재료로 사용하기 위해 높은 열안정성과 낮은 기체방출 특성을 갖는 CFRP 복합재료가 활용되고 있다. 이러한 용도에 시아네이트 에스터 수지는 가장 적합한 매트릭스 수지로 꼽히고 있다. 본 연구에서는 시아네이트 에스터 수지와 촉매의 조합, 경화 거동 및 경화 사이클을 최적화하기 위해 화학유변학적 거동을 분석하였다. 최적 조건은 촉매 100 ppm을 첨가한 수지 조성물을 $150^{\circ}C$에서 경화한 경우로 나타났다. 열안정성과 기체방출 특성을 분석한 결과 경화된 수지 조성물은 열분해 온도 $385^{\circ}C$ 및 전체질량손실 0.29%를 나타내었다. 설정한 수지 조성 및 경화 조건을 사용하여 CFRP 프리프레그 및 이를 적층한 복합재료를 제조하였다. 복합재료의 인장 탄성률을 이론적 모델과 비교한 결과 매우 일관성이 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권3호
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• pp.553-559
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• 2002

Carbon-fiber which has very small radial dimension makes us difficult to measure it's properties. So in this paper, we suggest a simple method to measure the thermal conductivity of a carbon-fiber's and carbon-fiber-reinforced-plastics(CFRP) laminates. The thermal conductivity of CFRP laminates was measured experimentally at the same time analytically. The experimental model is based on the one-dimensional analysis of fin sample because CFRP laminates has a thin geometric configuration. The analytical model to measure the thermal conductivity of carbon-fiber is expressed by use of mean-field model which is based on Eshelby's elliptical inclusion problem. Therefore the thermal conductivity of angle-ply laminates can be computed by use of effective longitudinal and transverse thermal conductivities of unidirectional composite of the constituents.

• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.60-65
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• 2009

본 인구에서는 탄소섬유강화 복합재 구조물의 실제 사용조건인 환경에 따른 기계적 특성 연구를 수행하기 위하여, $[0_6]_T$, $[90_{12}]_T$, $[0_{16}]_T$, $[{\pm}45]_{5S}$, $[0/9012/0]_T$, $[0/45/-45/45/-45/0]_{3S}$의 실험을 통해, 복합재의 강도와 강성을 측정 하였다. 실험 결과, 환경조건에서 복합재의 파손 거동을 파악하고 설계관련 데이터베이스를 확보하였다. 저은 건조 조건에서 강도의 증가는 저온($-55^{\circ}C$)에서 섬유 촉은 모재의 취성 증가의 요인으로 분석된다. 고온다습 조건의 진단강도와 전단탄성계수 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 결합부의 물성이 저하한 것으로 분석된다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.58-63
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• 2004

This study is to investigate a fracture characteristics of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) under the tensile loading as a function of acoustic emission (AE) according to the frequency analysis (transient mode) and AE source location (location mode). It was found that the fracture mechanism of AE frequency analysis was a useful tool for the estimation of different type of fracture in CFRP, i.e., matrix(epoxy resin) cracking, delamitation and fiber breakage same as AE amplitude distribution.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1411-1417
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• 2010

탄소섬유강화 복합재료는 높은 비강도, 비강성, 설계유연성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 각광받고 있는 구조재료이다. 대부분의 CFRP 복합재료 제품들은 여러 부품들을 주로 볼트, 핀 등의 기계적인 방법으로 조립하여 제작된다. 볼트나 핀에 의해 발생하는 hole 은 구조물 내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 피로하중에 의한 CFRP 복합재료 홀 노치재의 잔류강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여, 시편에 일정 반복 수만큼 피로하중을 부여하였으며, 이후 파괴시험을 통하여 홀 노치재의 잔류강도를 측정하였다. 그 결과, 피로하중으로 인해 하중방향의 균열이 발생하는 것을 확인하였으며 이 균열이 홀의 노치효과를 감소시켜 잔류강도를 증가시키는 것으로 생각되었다. 시편의 잔류강도는 일정 수준까지 증가하다가 감소하는 것으로 평가되었으며, 이를 Reifsneider 등의 평활재 잔류강도 저하모델과 Yip 등의 홀 노치재 응력재분포 함수를 이용하여, 피로하중 하의 홀 노치재 잔류강도 변화를 수식으로 나타내었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.364-371
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• 2009

본 연구에서는 체적비 0.7%, 2.1%의 탄소섬유강화플라스틱 강화 낙엽송 집성재 보를 제작하여 휨강도 성능을 평가하였다. 휨강도 시험 결과 복합집성재의 파괴형상은 인장응력부 최하층에서 1차 파괴가 일어났지만 탄소 섬유 보강층 상층부는 파괴되지 않았다. 인장응력부위에서 1차 파괴가 일어난 후에도 보강층 상층부는 강도를 유지하고 있어 계속 하중이 증가하면 보강층 상층부에서 2차 파괴가 일어났다. 탄소섬유강화플라스틱 복합집성재의 휨강도는 체적비 0.7%를 보강한 집성재의 경우 대조군 집성재(control 재)에 비해 1차 파괴시 휨강도는 28% 향상되었다. 보강층 상층까지 완전한 파괴가 일어났을 때의 휨강도는 55% 향상되었다. 탄소섬유강화플라스틱을 체적비의 2.1% 보강한 경우 대조군 집성재에 비해 휨강도가 77% 증가하였다. Romani가 제안한 파괴모드를 이용하여 산출된 탄소섬유강화플라스틱 복합집성재의 예측 중립축과 스트레인 게이지로 측정된 실측 중립축의 높이가 1.03으로 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2010

최근 들어 높은 비강성, 화학적 특성 등으로 인하여 CFRP 복합재료는 여러 분야에서 많이 사용되고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료를 이용한 구조물들은 여러 개의 독립된 부재들은 볼트(bolt)나 핀(pin)과 같은 기계적인 체결방법에 의해 조립 제작된다. 이때 독립된 부재들을 하는 경우가 많은데, 이와 같은 체결법은 홀과 같은 불연속부를 부재에 형성하게 된다. 홀 등의 불연속부는 재료 내의 노치로 작용하여 정하중 및 피로하중 하에서 재료의 강도를 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 평활재와 홀 노치재를 이용하여 실험적으로 피로수명을 평가하였으며 이 결과들을 비교하여 홀 노치재의 피로수명 예측식을 제안하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.149-157
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• 2002

This paper is to investigate collapse mechanisms of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)composite tubes and to evaluate collapse characteristics on the change of interlaiminar number and ply orientation angle of outer under static and impact axial compression loads. When a CFRP composite tube is crushed, static/impact energy is consumed by friction between the loading plate and the splayed fronds of the tube, by fracture of the fibers, matrix and their interface. These are associated with the energy absorption capability. In general, CFRP tube with 6 interlaminar number(C-type), absorbed more energy than other tubes(A, B, D-types). The maximum collapse load seemed to increase as the interlaminar number of such tubes increases. The collapse mode depended upon orientation angle of outer of CFRP tubes and loading status(static/impact). Typical collapse modes of CFRP tubes are wedge collapse mode, splaying collapse mode and fragmentation collapse mode. The wedge collapse mode was shown in case of CFRP tubes with 0° orientation angle of outer under static and impact loadings. The splaying collapse mode was shown in only case of CFRP tubes with 90°orientation angle of outer under static loadings, however in Impact tests those were collapsed in fragmentation mode .

• 대한기계학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.600-611
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• 1994

The purpose of this research is to propose a model for the prediction of residual strength. For this purpose, two-paremeter model based on Caprino's is developed and formulated by the ratio of indentation due to impact and normalized residual strength. The damage zone is considered only as an indentation. Impact tests are carried out on laminated composites by steel balls. Test material is carbon/epoxy laminate. The specimens are composed of $[{\pm}45^{\circ}/0^{\circ}/90^{\circ}]_2$ and $[\pm}45^{\circ}]_4$ stacking sequence and have $0.75^T{\times}0.26^W{\times}100^L(mm) dimension. A proposed model shows a good correlation with the experimental results And failure mechanism due to high impact velocity is discussed on CFRP laminates to examine the initiation and development of damage by fractography and ultrasonic image ststem. The effect of the unidirectional ply position on the residual strength is considered here.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.155-164
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• 2014

탄소섬유강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastics; 이하 CFRP)는 금속재료에 비해 중량이 가벼우면서도 비강도와 비강성이 높은 재료로 항공기, 자동차, 선박 등의 다양한 분야에서 적용이 증가하고 있다. CFRP는 정적부하에 대해서는 우수한 역학적 특성을 가진 반면에 고온 다습한 환경에서는 우수한 역학적 특성을 기대할 수 없고, 복합재료의 유용한 기계적 성질이 장시간 주위 환경에 놓여 있어도 충분히 유지되어야 하지만 온도, 습도 등과 같은 환경적 요인으로 수분이 복합재료 내로 침투하여 기지의 분자 배열 및 화학적 성질을 변화시키고 복합재료의 계면 특성 및 구성 재질의 기계적 성질을 저하시킨다. 항공기의 경우 운항 시에 CFRP가 고온 다습한 환경조건에 장시간 노출되게 되면 CFRP 내부로 수분이 흡수되게 되는데 CFRP 내부에 흡수된 수분은 체적팽창을 야기시키고 내부 응력상태를 변화시킬 뿐만 아니라 섬유와 기지의 화학적 결합을 분리시킴으로써 접합강도를 급격히 저하시키게 된다. 따라서 CFRP를 사용하는 항공기의 구조 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 특성 변화를 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 공기결합 초음파탐상검사(air coupled ultrasonic testing; 이하 ACUT) 시스템을 이용하여 흡습된 CFRP의 비파괴적 특성을 평가하고자 하였다. CFRP 시험편을 직접 제작한 후 고온다습한 환경을 설정하기 위해 항온수조를 이용하여 $75^{\circ}C$의 증류수에 30일, 60일, 120일간 침지하였고, ACUT를 이용하여 흡습에 의한 CFRP 시험편의 특성 변화를 초음파 C-scan 이미지와 흡습 전과 후의 신호의 전파시간 변화를 통해 초음파 신호 특성 변화를 고찰하였다. 또한 전단강도 평가를 통해 흡습에 의한 기계적 특성 변화를 실험적으로 검증하였다.