• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.228-233
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• 2016

Auxetic material is a material which has negative Poisson's ratio(NPR). Auxetic material shows some distinctive property like high energy absorbing property and high shear modulus. Among these, synclastic curvature is very interesting characteristic. When synclastic-curvature-material bends, it changes its shape like dome, contrary to non-auxetic material which changes its shape like saddle(anticlastic). This distinctive property could make it easy to manufacture curved structure like nose cone or wing panel in aerospace engineering. In this study, we studied a quantitative analysis about synclastic curvature of re-entrant panel with finite element model. We suggested a concept 'Degree of Synclasticity(DOS)', which means a ratio of curvature of load-direction and load-orthogonal direction. We studied the variation of DOS with two factor, unit cell inner angle(${\theta}$) and load position angle(${\phi}$). DOS decreases as ${\theta}$ increases because the unit cell goes out of auxetic-shape. As ${\phi}$ varies, DOS changes in a large range. So proper optimization of ${\phi}$ would be needed for application.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.192-197
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• 2017

콘크리트를 포함한 일반적인 재료는 외부 하중의 작용 시 양의 포아송비 거동을 가진다. 한편, 격자시스템에 있어서는 음의 포아송비 거동을 가지도록 제작할 수 있다. 이에 본 연구에서는 이중화살촉 형식의 2차원 음의 포아송비 격자체를 제작하여 역학적인 거동을 검토하였다. 또한 이러한 음의 포아송비 격자체로 보강한 시멘트 모르타르 복합체의 직접인장시험을 수행하였으며, 실험결과는 일반 격자체를 적용한 경우와 비교하였다. 연구 결과, 음의 포아송비 거동 격자체를 적용한 경우 복합체의 하중 직교방향의 변형을 구속하는 효과가 일반 격자체보다 더 효과적임을 보여주었다.

• 한국의류학회지
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• 제45권1호
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• pp.106-122
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• 2021

This study confirmed the mechanical properties of an auxetic re-entrant pattern prepared using 3D printing technology and its composite fabric with neoprene for the production of functional auxetic patterns/textiles for safety shoes. Samples were prepared by the tilt angle of a re-entrant pattern of 0°, 30°, 45°, 60° and 90°, and then analyzed using Poisson's ratio, bending, compression, and tensile properties. A 3D printed auxetic re-entrant pattern (3DP-RE) and its composite fabric (3DP-RE/NP) showed a negative Poisson's ratio in all tilting angles that indicated auxetic properties. The results of the bending property shown that strength of 3DP-RE/NP was 1.5 times lower than NP, but the strain improved 2.0 times. It was confirmed that the deformation of 3DP-RE/NP is possible with a low load. Each sample type of compression behavior indicated similar regardless of the tilting angles; in addition, the compression toughness of 3DP-RE/NP increased 1.2 times compared with NP. In the case of tensile properties, 3DP-RE and 3DP-RE/NP were affected by the tilting angle, samples with 90° (the opposite of load direction) showed best tensile property and toughness. 3DP-RE/NP indicated improved bending, compression, and tensile properties.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.198-203
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• 2017

본 연구는 압축하중 하의 콘크리트에 음의 포아송비 거동 격자체를 보강함으로서 역학적 특성에 효과가 있는지를 검토하였다. 이중화살촉 형상의 2차원 음의 포아송비 격자체를 종류별로 제작하여 콘크리트 시험체에 매립하였다. 압축시험을 수행한 결과, 음의 포아송비 격자체를 콘크리트에 매립함으로써 콘크리트의 변형을 구속함에 의해 복합체의 강성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.116-123
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• 2017

본 연구는 음의 포아송비 거동을 가지는 격자체의 구조부재 보강재로의 적용이 가능한지에 대한 검토를 수행하였다. 콘크리트를 포함한 일반적인 재료는 외부 하중의 작용 시 양의 포아송비 거동을 가진다. 이러한 콘크리트의 역학적 거동을 음의 포아송비 특성을 가지는 금속 격자체가 구속함으로써 콘크리트의 강성을 증대시킬 수 있음을 이론적으로 확인하였다. 또한 실제 건설산업에 적용이 가능한 수준의 음의 포아송비 거동을 가지는 격자체의 형식을 제시, 역학적 거동 특성을 수치 해석적으로 검토하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제25권6호
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• pp.507-513
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• 2018

This study investigates the viability of using a Na-ion battery with a tin(Sn) anode to mitigate the vulnerability caused by volume changes during discharge and charge cycling. In general, the volume changes of carbon material do not cause any instability during intercalation into its layer structure. Sn has a high theoretical capacity of $847mAh\;g^{-1}$. However, it expands dramatically in the discharge process by alloying Na-Sn, placing the electrode under massive internal stress, and particularly straining the binder over the elastic limit. The repeating strain results in loss of active material and its electric contact, as well as capacity decrease. This paper expands the scope of fabrication of Na-ion batteries with Sn by fabricating the binder as an auxetic structure with a unique feature: a negative Poisson ratio (NPR), which increases the resistance to internal stress in the Na-Sn alloying/de-alloying processes. Electrochemical tests and micrograph images of auxetic and common binders are used to compare dimensional and structural differences. Results show that the capacity of an auxetic-structured Sn electrode is much larger than that of a Sn electrode with a common-structured binder. Furthermore, using an auxetic structured Sn electrode, stability in discharge and charge cycling is obtained.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.317-323
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• 2017

Due to the unique characteristic of auxetic material, negative poisson's ratio, it has a variety of distinctive properties compared to conventional materials. Numerous researches have been conducted on the auxetic material in order to find out how to make auxetics. In this study, we analyzed triangular and rectangular patterned rotating rigid units using finite element method. Our purpose is to investigate the mechanical properties of the rotating rigid units and to show their auxetic behaviors. We studied the Poisson's ratio and the bulk modulus of the rotating rigid units depending on their unit cell sizes. The Poisson's ratio and the bulk modulus decreased as the number of unit cells increased. Also, when the geometry of the unit cell was changed, the tendency of the Poisson's ratio and the bulk modulus was also different from the previous case. The results of the Poisson's ratio and the bulk modulus referred that they were critically affected by the number of unit cells and the shape of unit cell.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.807-815
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• 2017

팽창(auxetic) 구조물은 음의 프와송 비로 거동하는 구조체로, 에너지 흡수 및 파괴 인성 등이 높은 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 최적화의 목적을 음의 프와송비가 높으며 50 N/mm 이상의 강성을 갖는 팽창 구조를 설계하고자한다. 길이, 두께, 각도를 설계 인자로 정의하였고, 응력, 프와송 비 그리고 강성을 반응 요소로서 정의하였다. Box-Behnken 방법을 사용하여 4인자, 3수준 실험 설계를 수행하였고, Edison 프로그램 중 CSD_EPLAST를 사용하여 유한요소 해석을 수행하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.241-250
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• 2017

Auxetic is a structure that behave as negative Poisson's ratio. It is known for high mechanical property like energy absorption and destruction toughness so far. In this paper, we aimed to design auxetic structure which has small internal energy when force is applied and high NPR and over 50N/mm stiffness by using optimization method. We defined length(L), thickness(t), angle(${\theta}_1$, ${\theta}_2$) as design factors and also von-Mises stress, NPR, stiffness as reaction factors. We used Box-Behnken method and conducted 4factors - 3levels experiment design. We also analyzed each models by using CSD_EPLAST, Edison program, and did extra analysis for more accurate results. Finally, we found out the optimal design factors which is satisfied aimed value and increased reliability through factor analysis and validity verification.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.719-724
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• 2011

비공기압 타이어(Non-Pneumatic tire)는 공기압 타이어와는 다르게 스포크(Spoke)로 공기압의 역할을 담당하는 새로운 타이어이다. 이 타이어는 공기압 타이어의 펑크에 대한 위험과 공기압 유지가 필요 없는 장접을 가졌으며, 공기가 존재하지 않는 우주에서도 사용이 가능하다. 본 연구에서는 음의 각으로 이뤄진 허니컴 구조의 비공기압 타이어를 수직 하중에 따른 접지압을 구하여, 이를 공기압 타이어와 비교하였다.