• 제목/요약/키워드: 탄소섬유강화플라스틱 적층판

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일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도 시험 및 유한요소해석 (Test and Finite Element Analysis on Compression after Impact Strength for Laminated Composite Structures of Unidirectional CFRP)

  • 하재석
    • Composites Research
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    • 제29권6호
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    • pp.321-327
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    • 2016
  • 본 연구에서는 구조재로 널리 사용되는 일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도에 대한 시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 연구에서 사용된 복합재 적층판은 적층방법에 따라 2종류로 구분되며, 각 적층판에는 4가지의 충격에너지를 적용하였다. 충격 및 압축강도 시험은 미국재료시험협회 규격을 준수하여 수행하였으며 비파괴검사 방법인 C-Scan을 통해 충격손상을 분석하고 압축시험을 통해 충격 후 압축강도를 산출하였다. 충격 및 압축강도 해석은 복합재 섬유/기지/단층/적층판 수준의 손상과 파손을 점진적으로 예측할 수 있는 점진적 파손해석을 사용하였다. 접촉하중, 처짐, 충격손상, 압축강도 등에 대한 시험 및 해석결과의 비교로부터 해석결과의 타당성을 확인하였다.

초소형나사의 CFRP 적층판 적용에 따른 체결특성에 관한 연구 (Study on Fastened Properties by Applied to CFRP Laminates of Subminiature Screw)

  • 최병희;김호중;김지훈
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권11호
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    • pp.1239-1243
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    • 2014
  • 탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.

원공을 갖는 복합적층판 및 혼합적층판의 좌굴 및 진동해석 (Buckling and Vibration Analysis of Laminated Composite Plate and Hybrid Composite Plate with a Hole.)

  • 구경민;홍도관;김동영;안찬우;한근조
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.812-815
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    • 2002
  • This paper deals with the buckling and vibration analysis of plate with a hole. We knew that in this paper, as aspect ratio rises in design parameter, the buckling strength and the natural frequency of laminated composite plate decrease and as diameter of hole for width of plate rises, the buckling strength decrease but the natural frequency increase. Also this paper compared the CFRP laminated composit plate with the hybrid composite plate, and proposed that the hybrid composite plate is stronger than the CFRP composite plate.

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적층 복합재료 사각판의 진동특성에 관한 연구 (A Study on the Vibration Characteristics of Laminated Composite Materials Rectangular Plates)

  • 허동현;신귀수;정인성
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1997년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.486-490
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    • 1997
  • Composite materials have varios complicated characteristics to the ply materials, ply orientations, ply stacking sequences and boundary conditions. Therefore, it is difficult to analysis composite materials. For efficient use of composite materials in engineering applications the dynamic behavior, that is, natural frequencies, nodal patterns should be informed. This study presents the experimental and FEM results for the free vibration of symmetrically and antisymmetrically laminated composite and hybrid composite rectangular plates. In order to demonstrate the validity of the experiment, FEM analysis using ANSYS was performed and natural frequencies experimentally obtined is compared with that calculated by FEM analysis. The results obtained from both experiment and FEM analysis show a good agreement.

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복합적층 하니콤 코어형 샌드위치 판무구조물의 진동특성을 고려한 최적설계 (Optimum Design of the Laminated Composite Sandwich Plate Structure of Honeycomb Core considering Vibration Characteristics)

  • 서진;홍도관;안찬우
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.710-715
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    • 1997
  • This paper deals with the analysis of the optimum value of honeycomb core considering variable design parameter. As thickness and height of core rises in design parameter, natural frequency of laminated composite plate increases. The angle-phy has the maximum value when the plate of honeycomb core join to opposite direction. This paper shows that the natural frequency of CFRP was higher than that of GFRP and mode shapes were various at angle-ply.

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FEM을 이용한 M1.0 초소형 나사 적용을 위한 CFRP 적층판의 홀 가공 영향평가 (Evaluation on Effect of Hole Machining for Application of M1.0 Subminiature Screw to CFRP Laminate Using FEM)

  • 김대영;김희성;김지훈
    • 한국정밀공학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.95-99
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    • 2017
  • The recent development of core techniques in the IT industry can be summarized as a technical advancement for safety and convenience, and mechanical technology for being "eco-friendly" and lightweight. Under these circumstances, research of lightweight material has become attractive. In this study, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) laminate specimens are subjected to a tensile test using the UTM(Universal Testing Machine, AG-IS 100 kN) to estimate their mechanical properties in terms of the Hole machining impact evaluation. The FEM (Finite Elements Method) analysis method is applied and the material properties obtained from basic experiments such as the Tensile test, the compressive test, and the shear test. CFRP materials properties from a previous study, as well as a finite element analysis program for Hole machining CFRP was compared with the experiments.

CFRP 복합재료 직교 격자 구조의 기계적 특성 연구 (Study on Mechanical Properties of CFRP Composite Orthogonal Grid Structure)

  • 백상민;임성준;김민성;고명균;박찬익
    • 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.

인터리브가 삽입된 CFRP 적층판의 인성평가 (Evaluation of fracture toughness of dynamic interlaminar for CFRP laminate plates inserted interleaf)

  • 김지훈;강태식;한길영;김재열;심재기
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.91-96
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    • 2001
  • In this paper, an investigation was performed on the dynamic interlaminar fracture toughness of CFRP(carbon filber rein-forcement plastics). Specimens used in this experiments are CF/PEEK laminated plates. In this experiments, Split Hopkin-sons Bar(SHPE) tes was apply to dynamic and notched flexure test. The model II fracture toughness of each unidirectional CFRP was estimated by the analyzed deflection of the specimen and J-integral with the measured impulsive load and reac-tions at the supported points. As an experimental results the vibration amplitude of [$0^{\circ}_10 /F_4 0^{\circ}_10 $] j-aminates appear more than that of [$0^{\circ}_10 /F_2 0^{\circ}_10 $ laminates for the j-integral and displacement velocity at a measuring point. Also, it is thought that the dynamic fracture toughness of two kind specimen(CF/PEEK) with the crease of displacement velocity becomes great at a measuring point with in the range of measurement.

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CFRP 적층판의 수지함량이 층간파괴인성치에 미치는 영향 (Interlaminar Fracture Toughness of CFRP Laminate Plates by Resin Content)

  • 강태식;김지훈;심재기
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.675-678
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    • 2001
  • In this paper, an investigation was performed on the dynamic interlaminar fracture toughness of CFRP(carbon fiber reinforcement plastics). Specimens used in this experiment are CF/EPOXY laminated plates. In this experiments, Split Hopkinson s Bar test was applied to dynamic and notched flexure test. The mode II fracture toughness of each unidirectional CFRP was estimated by the analyzed deflection of the specimen and J-integral with the measured impulsive load and reactions at the supported points. As an experimental result, the vibration amplitude of 〔$0_{10}F_4/0_{10}$〕laminates appear more than that of 〔0_{10}/F_2/0_{10}$〕laminates for the J-integral and displacement velocity at a measuring point. Also, it is thought that the dynamic fracture toughness of two kind specimen with the increase of displacement velocity becomes great at a measuring point with in range of measurement.

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유한 요소법을 이용한 복합 적층 구조물의 진동 해석 연구 (A Study on the Vibration Analysis of Composite Laminated Structure Using F.E.M)

  • 허동현;김영권;신귀수;이기형;정인성
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제5권3호
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    • pp.220-228
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    • 1997
  • We discuss finite element approximation and use a Mindlin plate element based upon uniformly reduced numerical integration. The finite element selected for use in this work is a four-node, bilinear displacement element based upon the Mindlin theory of plates. Such elements show good accuracy for laminated composite plates when reduced numerical integration is used to evaluate the element marices. This study presents both the experimental and F.E. results for the natural frequencies of CFRPURETHANE-CFRP Composite plate. Good agreement between experimental and calculated frequencies is achived.

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