• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.1-5
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• 2019

본 연구는 접착조인트의 파손모드 및 파손강도 연구를 위해 단일 겹침 시편(Single lap shear joint)을 이용하여 해석을 실시하였다. 알루미늄과 스틸, Araldite 접착제를 이용, 시편을 제작하여 인장시험을 진행하였으며 시험데이터를 이용, 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 알루미늄과 스틸, 접착제 모두 비선형해석을 통해 정확한 거동을 묘사하고자 하였다. 시험결과 파단강도는 Overlap length와 Width가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 또한 이종재료 조인트의 경우 동종재료 조인트와 비교 시 10~17% 정도의 파손강도 증가를 보였다. 이는 강성이 강한 스틸을 함께 사용함으로써 판재의 굽힘변형이 줄어들고 이를 통해 본드의 응력집중을 막는 효과를 가져왔기에 나타난 현상으로 분석된다. 유한요소해석을 통한 응력분포 및 변형률 분포를 분석한 결과 동종재료의 경우 본드 양 끝단, 이종재료의 경우 강성이 약한 판재와 가까운 부분에서 집중이 발생하였다. 응력집중 및 파손의 주요 인자를 확인하기 위해 본드의 각 성분 별 응력 값을 측정해 본 결과 1-3방향 전단응력 이 파손의 가장 큰 인자로 분석되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.370-376
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• 2001

When an adhesive joint is exposed to high environmental temperature, the tensile load capability of the adhesive joint decreases because the elastic modulus and failure strength of structural adhesive decrease. The thermo-mechanical properties of structural adhesive can be improved by addition of fillers to the adhesive. In this paper, the elastic modulus and failure strength of adhesives as well as the tensile load capability of tubular single lap adhesive joints were experimentally and theoretically investigated with respect to the volume fraction of filler (alumina) and the environmental temperature. Also the tensile modulus of the fille containing epoxy adhesive was predicted using a new equation which considers filler shape, filler content and environmental temperature. The tensile load capability of the adhesive joint was predicted by using the effective strain obtained from the finite element analysis and a new failure model, from which the relation between the bonding length and the crack length was developed with respect to the volume fraction of filler.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.841-850
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• 2008

본 연구에서는 탄소 복합재와 알루미늄 2024-T3 단일겹침 체결부에 대해, 체결방법을 접착, 리벳, 리벳/접착 하이브리드의 세 가지로 변화시키면서 체결방법에 따른 파손하중과 파손모드를 실험을 통해 연구하였다. 세 가지 체결방법에 대해 각각 겹침길이 3가지와 적층순서 2가지, 총 82개의 시편을 제작하였다. 접착제는 FM73m, 리벳은 NAS9308-4-03을 사용하였다. 접착 체결과 하이브리드 체결에서는 겹침길이가 커짐에 따라 파손하중이 증가하였고, 리벳 체결에서는 겹침길이에 따른 파손하중 변화가 나타나지 않았다. 단순 접착 및 리벳 체결부에서는 적층순서에 따른 일관된 경향을 발견하기 어려운 반면, 하이브리드 체결부에서는 인접층의 적층각 차이가 작은 적층판을 사용한 체결부의 파손하중이 높게 나타났다. 접착 체결과 하이브리드 체결의 주된 파손모드는 층간분리이고 리벳 체결은 국부적 베어링 파손을 동반한 리벳 파손으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.34-42
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• 2007

본 논문에서는 탄소 복합재와 알루미늄으로 구성된 이종재료 단일겹침 접착 체결부에서, 파손하중에 영향을 미치는 주요인자들의 효과를 실험적으로 연구하였다. 실험을 위해 접착압력 4가지(2, 3, 4, 6기압), 겹침길이 6가지(15, 20, 25, 30, 35, 40 mm), 모재 두께 2가지(1.58, 3.01 mm)에 대한 시편 총 66개를 제작하였다. 실험 결과 접착제 FM73에 대해 제작사에서 제시한 접착압력은 약 3기압이었지만 본 연구에서 사용한 이종재료 접착의 경우, 최소 4기압 이상의 접착압력이 필요함을 확인하였다. 겹침길이를 증가시킬 경우 파손하중이 증가하지만 접착부의 폭과 길이의 비가 1을 넘어갈 경우 접착강도 즉 단위 접착면적당의 파손하중의 증가는 크지 않았다. 모재의 두께도 접착부 파손하중 및 강도에 큰 영향을 미쳤으며 모재의 두께가 약 2배로 증가할 때 접착강도는 $12{\sim}32%$까지 증가하였다. 접착부의 파손은 대부분 복합재 모재의 층간분리 형태로 발생하였으며, 접착압력이 높아질수록, 접착길이가 길어질수록 층간분리가 발생하는 위치가 적층판 내부로 깊게 확대되는 경향이 있다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권3호
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• pp.157-164
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• 2003

The pulse-echo method is one of the most widely used ultrasonic techniques for application of nondestructive evaluation. Particularly, quantitative nondestructive evaluation of defects has been considered more important to assure the reliability and the safety of structure. Frequency energy in adhesive joints is based on the ultrasonic wave analysis. The attenuation coefficient upon wave amplitude and the frequency energy that is expressed in the term of wave pressure amplitude were utilized for the primary wave experiment. By means of a control experiment, it was confirmed that the variation of the frequency energy in adhesive joints depends on transition by stress variation. In this paper, the ultrasonic characteristics were measured for single lap joint and Double Cantilever Beam specimen with different fracture modes that was subjected to stress. Consequently, the data that was obtained from the adhesive specimen was analytically compared to the fracture mechanics parameter

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.45-53
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• 2003

본 논문에서는 이차 본딩으로 접착된 복합재료-복합재료 Single-Lap 조인트 시편에 대해 인장 시험 및 수치해석을 통해 그 파손 특성을 조사하였다. 시편시험에서는 시험 중에 CCD 카메라 및 AE 센서를 이용해 초기 균열의 발생 및 진전양상에 대한 시험적인 관찰을 수행하였다. 시편에 대해 기하비선형 유한요소해석 및 VCCT(Virtual Crack Closure Technique)기법을 이용해 시편의 거동 및 변형율에너지방출률을 계산하고 세 가지 관찰된 초기 균열 모드에 대해 파손강도를 계산하였다. 인장시험에서 초기 균열은 모서리 계면 균열, 측면 계면 균열 및 층간 분리 균열의 세 가지 형태로 최종 파손의 60∼90% 하중에서 발생하였다. 주된 파손 모드는 접착제 계면 파손(adhesive failure) 및 적층판의 첫 번째 및 두 번째의 층간 분리 파손이었다. 두꺼운 접착제 층을 갖는 시편들은 초기균열이 낮은 하중에서 발생하였지만 균열진전에 대한 저항성 및 파손하중은 높게 나타났다. 층간분리파손은 주로 두꺼운 접착제의 경우에 발생하였다. 세 가지 초기 균열 모드에 대해 변형률에너지방출률은 Mode I의 G값이 Mode II의 G값보다 크게 계산되었다. Mode I 및 전체 G값은 측면 계면 균열, 모서리 계면 균열, 층간분리 균열의 순서로 크게 계산되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제59권2호
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• pp.313-326
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• 2016

In this study the three-dimensional nonlinear finite element method was used to analyze the stresses distribution in the adhesive layer used to joint two Aluminum 2024-T3 adherends. We consider in this study the effect of different parameters witch directly affect the values of different stresses. The experimental design method is used to investigate the effects of geometrical parameters of the single lap joint in order to achieve an optimization of the assembly with simple lap joint. As a result, it can be said that both the geometrical modifications of the adhesive and adherends edge have presented a significant effect at the overlap edge thereby causing a decrease in peel and shear stresses. In addition, an analytical model is also given to predict in a simple but effective way the joint strength and its dependence on the geometrical parameters. This approach can help the designers to improve the quality and the durability of the structural adhesive joints.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.57-65
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• 2023

본 연구는 딥러닝을 위한 비선형 변환 접근법을 사용하여 Single-lap joint의 접착 영역을 조사하기 위한 진동 응답 기반 탐지 시스템을 제시한다. 산업 혹은 공학 분야에서 분해가 쉽지 않은 구조 내에 보이지 않는 부분의 상태와 접착된 구조의 접착 부위 상태를 알기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 비선형 변환을 이용하여 기준 시편의 진동 응답으로 다양한 시편의 접착 면적을 조사하는 탐지 방법을 제안한다. 이 연구에서는 CNN 기반 딥러닝으로 진동 특성을 파악하기 위해 비선형 변환을 적용한 주파수 응답 함수를 사용했고 분류를 위해 가상의 스펙트로그램을 사용했다. 또한, 제시된 방법을 검증하기 위해 알루미늄, 탄소섬유복합재 그리고 초고분자량 폴리에틸렌 시편에 대한 진동 실험, 분석적 해, 유한요소해석을 수행했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.119-128
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• 2010

본 논문에서는 다양한 방법으로 제작된 복합재 접착 체결부의 강도에 대한 온도 및 습도 환경의 영향을 연구하였다. 시편은 두 가지 종류의 일체성형 방법 외에 동시접착 및 이차접착 등 총 네 가지 방법으로 제작하였고, 상온건조, 고온습도 및 저온건조 환경 등 세 가지 환경에서 강도시험을 수행하였다. 전체적으로 고온습도 환경에서의 파손강도가 상온 환경에 비해 11~23% 가량 높게 나타났고, 저온 환경에서의 파손강도는 동시접착 체결부를 제외하고는 8~21% 가량 상온 강도보다 낮게 나타났다. 시험 환경에 따른 체결부의 강도 차이는 환경에 따른 접착제의 물성 변화가 주 원인인 것으로 분석되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제26권3호
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• pp.265-272
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• 2018

A detailed study was carried out on the tensile properties of the single-lap joint of a steel panel bolted/bonded to a composite laminate with a flanging. Finite element model (FEM) was established to predict the strength and to analyze the damage propagation of the hybrid joints by ABAQUS/Standard, which especially adopted cohesive elements to simulate the interface between the laminate and adhesive. The strength and failure mode predicted by FEM were in good agreement with the experimental results. In addition, three influence factors including adhesive thickness, bolt preload and bolt-hole clearance were studied. The results show that the three parameters have effect on the first drop load of the load-displacement curve, but the effect of bolt-hole clearance is the largest. The bolt-hole clearance should be avoided for hybrid joints.