• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.307-314
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.87-97
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• 1995

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.165-175
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• 1997

본 연구에서는 현재 자동차구조에 사용되고 있는 점용접 보강 리어사이드 프레임, 비보강 리어사이드 프레임 및 레이저 용접을 이용한 이종두께 리어사이드 프레임의 응력, 좌굴 및 진동해석이 수행되었다. 응력 및 진동해석의 경계조건은 양단고정이며, 좌굴해석시에는 단순지지 경계조건을 사용하였다. 구조해석에는 ANSYS 5.0 Code를 사용하였다. 점용접된 리어사이드 프레임의 최대응력은 메인프레임에서 발생하였으며, 그값은 80.9MPa이다. 이때의 최대변형률은 501.mu.이다. 이종두께 레이저 용접된 리어사이드 프레임은 두께가 1.8mm일 때 점용접 보강 리어사이드 프레임의 최대응력과 같아진다. 따라서 동일등가 응력을 기준으로 할 때 레이저 용접을 이용하면 중량을 17.2% 줄일 수 있다. 양단 단순지지된 보강 점용접 리어사이드 프레임의 좌굴하중은 52.54kN이다. 이때 동일한 좌굴하중을 갖는 이종두께 레이저 프레임의 두께는 1.9mm이다. 따라서 중량을 15% 감소시킬 수 있다. 보강된 점용접 리어사이드 프레임의 고유진동수는 163.6Hz로 굽힘모드이며, 이종두께 레이저 용접 리어사이드 프레임의 고유진동수는 179.8Hz이다.

• 대한치과교정학회지
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• 제25권2호
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• pp.187-200
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• 1995

국산 Ni-Ti합금 교정용 선재(ORTHOLLOY)의 특성을 평가하기 위하여 성분, 인장특성, 굽힘특성, 열처리성, 내식성, 이온용출 등에 대해 조사하고 외국산 Ni-Ti합금 선재(SENTALLOY)의 특성과 비교 분석한 결과는 다음과 같았다. ORTHOLLOY는 초탄성 효과를 나타내는 범위내에서의 Ni과Ti 함량을 포함하고 있었다. 인장실험에서 ORTHOLLOY는 연신율 $2\%$에서 $8\%$정도 범위내에서 하중의 변화가 거의 없는 초탄성 효과를 나타내었다. 3점 굴곡실험에서 ORTHOLLOY는 SENTALLOY 보다 같은 변위량에서 높은 하중값을 나타내었고, 초탄성을 나타내는 변위영역에서의 하중 범위는 ORTHOLLOY의 경우 0.014" 에서 80-100g, 0.016"에서 140-180g, 0.018" 에서 150-200g의 값을 나타내었다. $400^{\circ}C,\;500^{\circ}C$의 열처리에 의해 초탄성을 나타내는 하중범 위가 낮아졌고, 각 열처리 온도에서는 시간이 증가함에 따라 초탄성을 나타내는 하중값의 범위가 낮아졌으며 $600^{\circ}C$에서는 10분간의 열처리로 초탄성 효과가 소실되었다. 용출되어 나온 Ni 이온의 양은 SENTALLOY의 0.01ppm미만의 극소량에 비해 ORTHOLLOY에서는 0.3ppm 전후로 높게 나타났다. 침적 실험후 주사전자현미경 관찰을 통한 표면조직 소견은 SENTALLOY에서는 침적 전후 및 침적 시간의 경과에 관계없이 전체적으로 비교적 균일한 양상을 보였으나 ORTHOLLOY에서는 pitting corrosion양상을 보였다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.211-216
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• 2023

선박, 항공기 구조물을 설계할 때 경량화 및 강도를 만족할 수 있도록 설계하는 것은 중요하다. 현재, 경량화와 구조물의 강도를 만족시키기 위한 방법으로 3D 프린트 복합재료를 이용한 위상 최적화에 관련된 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 항공기 또는 무인기의 부품 중 하나인 조종면에 대한 3D 프린트 복합재료의 적용 가능성을 분석하기 위해 구조해석을 수행했다. 조종면의 내부 위상 형상에 대해 3가지(육각형, 사각형, 삼각형) 형상을 고려하여 굽힘 하중에 대한 조종면의 최적의 위상 형상을 분석하였다. 또한 3D 프린트 복합재료의 4가지 강화재(탄소섬유, 유리섬유, 고강내열유리섬유, 케블라)를 적용했을 때의 조종면의 굽힘 강도를 분석하였다. 3점 굽힘 실험결과와 구조해석 결과를 비교한 결과, 탄소섬유와 케블라로 제작된 육각형의 위상 형상을 갖는 조종면이 우수한 성능을 갖는 것을 확인하였다. 이를 통해 조종면에 대해 3D 프린트 복합재를 충분히 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.188-197
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• 2006

교정 치료 시 사용되는 섬유 강화 컴포지트(FRC, fiber reinforced composite)는 구강 내에서 저작압 등의 지속적인 응력과 수분 흡수 등의 이유로 파절이 일어나는 경우가 있다. 이 때 모든 FRC를 제거하지 않고 수리(repair)하는 경우에 적절한 강도를 얻기 위해 첨가해야 할 FRC의 양 및 그 파절 양상을 알아보고자 하였다. 두 개의 FRC strips를 1, 2, 3, 그리고 4mm 만큼 겹쳐(E1, E2, E3, E4군) 시편을 만드는 방법으로 수리를 재현한 후 light emitting diode 광중합기로 중합하고, 3점 굽힘 실험을 시행하여 겹침 길이와 접합 강도간의 관계에 대해 조사하였다. 최대 하중치는 E4군에서 2.67N으로 최대였고, 대조군(2.39N), E3군(2.35N), E2군(2.10N), 그리고 E1군(1.75N)의 순이었다. 강성 역시 최대 하중치와 같이 E4군(2.32 N/mm)에서 최대치를 기록하였으나, E3군(2.06N/mm)의 강성이 대조군(1.88N/mm)보다 더 큰 값을 보였다. 겹침 길이가 길수록 완전히 두 조각으로 파절되기 보다 가운데 또는 critical section 에서 굽힘 양상을 보였다. 반면 겹침 길이가 짧은 경우 두 조각으로 부러지는 파절 양상을 보였다. 이상의 실험에서 길이 10 mm인 연결자 형태의 FRC의 수리 시 적절한 강도를 얻기 위해서는 최소 3 mm의 strips를 겹쳐야 하고, 이 때 주로 나타나는 실패 양상인 굽힘을 최소화하기 위해 연결 부위에 바로 인접하여 두께가 급격하게 변하는 critical section의 보강이 필요할 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.26-32
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• 2003

레이저 융착된 광섬유의 절단 부위에 대한 보호를 위한 관심이 크게 높아지고 있다 일반적으로 절단된 광섬유의 융착부분은 다른 부위에 비해 상대적으로 매우 취약하며 이러한 이유로 광섬유를 광 통신망에 사용할 때 동일 부분에서의 손실이 추가적으로 일어날 수 있다 일반적으로 광섬유 융착 부위는 일반 광섬유의 파괴 강도에 비해 약 1/10인 0.4～l kg로 감소된다. 이러한 이유로 인해 광 융착 부위의 보강이 절실히 요구되고 있다. 그러나, 이러한 구조물의 대부분이 철심 형태의 구조물을 삽입한 슬리브로 보강됨에 따라 굽힘에 대해 효과적으로 대응하지 못할 뿐 아니라 일단 구조물이 굽혀졌을 경우에는 지속적인 광 손실을 발생시키는 요인이 된다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 복합재료로 제작된 코일형 스프링 구조물 형태의 슬리브가 제안되었다. 이러한 슬리브는 기존의 슬리브의 취약점이었던 직하중에 대해 서로 효과적으로 반응할 뿐 아니라 굽힘 및 인장/압축 하중에도 효과가 있음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.219-225
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• 2015

선박 분야에서 이산화탄소($CO_2$) 배출을 줄이고 연료 효율을 높이기 위한 방법의 하나로 항해하는 선박의 공기 저항을 줄이기 위한 에어 스포일러를 장착하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 대형 선박에 적용될 수 있는 복합재 에어 스포일러의 체결부를 설계하고, 이에 대한 정적, 피로강도를 평가하였다. 하중은 선박의 운항 중 발생하는 청파(Green Water Pressure) 0.1 MPa이 에어 스포일러에 수직하게 가해지는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러는 유리섬유 면재에 발사 코어를 갖는 샌드위치 형태로 제작하였고, 여러 개의 샌드위치 패널이 셀(Cell) 형태로 강(Steel) 프레임에 볼트로 체결되는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러와 프레임의 체결부는 베어링 파손을 가지도록 설계하고, 정적(베어링) 시험과 피로(4점 굽힘) 시험을 수행하였다. 시험 결과 개발된 에어 스포일러는 정해진 외부하중을 견딜 수 있는 충분한 안전여유를 갖는 것을 확인하였다. 개발된 에어 스포일러는 조만간 대형 상업용 선박에 적용될 예정이다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권5호
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• pp.103-110
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• 2021

The mounting performance of the GFRP(Glass fiber Reinforced Plastic) beam and the mechanical mounting of the steel bracket was studied to be mounted as a GFRP impact beam on the side door of the passenger car. Moreover, an open-hole tensile test was performed to evaluate breakage tendency based on GFRP stacking conditions. Furthermore, the tightening strength of rivets and bolts was compared using the single lap-shear tension test for the GFRP stacking pattern. Additionally, the GFRP beam and bracket mounting features were designed; moreover, the prototype and bracket were assembled. Additionally, the bracket mounting bending test and the door assembly static bending test were performed to verify the stability of the bracket mounting. In the bracket fastening bending test, no breakage occurred in the connection part between the GFRP beam and the bracket, and it showed 67% (24.4 kN) improved performance compared to steel. In the static bending test of the door assembly, the initial average reaction force increased by 25% compared to the steel, and the performance of all FMVSS-214 regulations was satisfied. The replacement of GFRP impact beams resulted in a 30% weight reduction