• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권5호
• /
• pp.287-297
• /
• 2022

본 논문에서는 철계형상기억합금(Fe SMA) 스트립으로 능동구속된 콘크리트 기둥의 실험적, 해석적 연구결과를 제시한다. Fe SMA과 탄소섬유보강시트(CFRP)로 각각 구속된 콘크리트 공시체의 압축실험을 통해 형상기억합금 기반 능동구속기법의 효과성을 평가하였다. 실험결과, Fe SMA 스트립으로 구속된 콘크리트 공시체가 낮은 구속력에도 불구하고 CFRP 시트로 구속된 공시체에 비해 더 우수한 변형능력을 가지는 것으로 밝혀졌다. 실험을 통해 얻은 구속된 콘크리트의 압축거동 결과를 이용해 소성힌지 영역이 각각 Fe SMA 스트립과 CFRP 시트로 보강된 콘크리트 기둥의 유한요소모델을 구축하였다. 기존 수행된 콘크리트 기둥의 수평반복가력 실험결과를 바탕으로 구축된 기둥 모델을 검증하였고, 각각의 기둥 모델에 대한 수평반복가력 해석을 수행하였다. 해석결과, Fe SMA 스트립으로 보강된 콘크리트 기둥이 CFRP 시트로 보강된 기둥모델에 비해 변형, 에너지 소산능력 향상에 효과적임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권4호
• /
• pp.419-425
• /
• 2014

본 논문은 200 미터급 다관절 복합이동 해저로봇(크랩스터, CR200)에 적용된 탄소섬유 복합소재 몸체 프레임의 구조해석에 대하여 다루고 있다. CR200 의 몸체 프레임은 탄소섬유 복합소재를 이용한 강화 플라스틱으로 제작되어 가볍고 강하며, 사람의 늑골구조를 모방하여 설계되었기 때문에 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 해상에서 모선과 크레인을 사용하여 CR200 을 진수하거나 인양할 때, 해상상황에 따라 모선 운동에 의한 동적 하중이 몸체 프레임에 전달되기 때문에 프레임에 대한 진수 및 인양 조건에서의 구조적 해석이 필요하다. 구조해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 본 논문에서는 몸체 프레임의 시편시험 결과를 이용하여 구조해석을 수행하고, 기존 금속재질의 프레임 모델과 구조적 특성을 비교하여 탄소섬유 복합소재 프레임의 구조적 특성을 정량적으로 비교하였다.

• Composites Research
• /
• 제12권4호
• /
• pp.42-54
• /
• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.75-83
• /
• 1996

Polymeric composites can be subjected to a wide variety of environmemtal conditions in practical use. One of most important conditions to be considered in the stuctural design using such materials is the miisture envirnment. Thus the moisture effect on interlaminar fracture toughness $G_IC$ and $G_IIC$ of CFRP(carbon fiber reinforced plastic) composed of carbon fibers and epoxy resin is studied in this paper. Specimens were first processed in 25, 50, $80^{\circ}C$ flesh water and $25^{\circ}C$ sea water for various periods of time. After that, the water absorption and fracture toughness tests were performed under laboratory atmosphere. As result, the specimen processed in $80^{\circ}C$ flesh water indicates the highest misture absorbing capability, the second in $50^{\circ}C$ flesh water, the third in $25^{\circ}C$ sea water, and the specimen in $25^{\circ}C$ flesh water does the lowest. The interlaminar fracture toughness $G_IC$ increases, approaches to the maximum, and decreases as the immersion time increases. In case of interlaminar $G_IIC$, the value of the specimen processed in $80^{\circ}C$ flesh water turns out to be higher than others. In addition, the scanning electron micrographs(SEM) of fracture surfaces were also examined in order to explain the mechanism of fracture.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제20권6호
• /
• pp.1836-1842
• /
• 1996

In this paper, static and fatigue bending strengths of CFRP(carbon fiber reinforced plastic laminates having impact damage(FOD) are evaluated. Composite laminates used for this experiment are CF/EPOXY and CF/PEEK orthotropy laminated plates, which have two-interfaces[${0^0}_4{90^0}_4}$]$_sym$. A steel ball launched by the air gun colides against CFRP laminates to generate impact damages. The damage growth during bending fatigue test is observed by the scanning acoustic microscope(SAM). When the impacted side is compressed, the residual fatigue bending strength of CF/PEEK specimen P is greater that that of CF/EPOXY SPECIMEN B. On the other hand, when the impacted side is in tension, the residual fatigue bending strength of CF/PEEK speicemen P is smaller than that of CF/EPOXY specimen B. In the case of impacted-side compression, fracture is proposed from the transverse crack generated near impact point. On the other hand, fracture is developed toward the impact point from the edge of interface-b delamination in the case of impacted-side tension.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.865-870
• /
• 2012

CFRP of the advanced composite materials as structure materials for vehicles has a widely application in lightweight structural materials of air planes, ships and automobiles because of high strength and stiffness compared with conventional materials. This study is to investigate the energy absorption characteristics and collapse mode of CFRP single and double hat shaped structural member under the axial static collapse test. The CFRP single and double hat shaped structural members stacked at different angles (${\pm}15^{\circ}$, ${\pm}45^{\circ}$, ${\pm}90^{\circ}$, $90^{\circ}/0^{\circ}$ and $0^{\circ}/90^{\circ}$ where the direction on $0^{\circ}$ coincides with the axis of the member). The axial static collapse tests were carried out for each member. Collapse mode and energy absorption characteristics of the each member were analyzed.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제52권3호
• /
• pp.248-254
• /
• 2015

The strength and fatigue life of Satin and Twill-woven CF/epoxy composite(CFRP) have been investigated. Damage mechanism fatigue method has been used to assess fatigue damage accumulation. It is based on measured residual stiffness and residual strength of carbon-fiber reinforced plastic(CFRP) laminates under cyclic loading. Fatigue damage evolution in composite laminates and predict fatigue life of the laminates were simulated by finite element analysis(FEA) method. The stress analysis was carried out in MSC patran/Nastran. A modified Hashin's failure criterion di rmfjapplied to predict the failure of the experimental data of fatigue life but a Ye-delamination criterion was ignored because of 2D modeling. Almost linear stiffness and strength degradation were observed during most of the fatigue process. These stress distribution data were adopted in the simulation to simulate fatigue behavior and estimate life of the laminates. From the results, the predicted fatigue life is more conservatively estimated than the experimental results.

• 한국안전학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.7-14
• /
• 2021

Hybrid laminated Al/carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) composites are attracting considerable attention from industries such as aerospace and automobiles owing to their excellent specific strength and specific rigidity. However, when this material is used to fabricate high-pressure fuel storage containers subjected to repeated fatigue loads, fatigue life evaluation for the working load is regulated as an important criterion for operational safety and ease of maintenance. Among the existing evaluation methods for these vessels, the burst test and the hydraulic repeat test require expensive facilities. Thus, the present study aims to develop an improved fatigue life test for Al/CFRP laminated hybrid composites. The test specimen was manufactured using a curved mold considering the shape of a type III high-pressure storage container. The strain-life method was used for fatigue life evaluation, and the life was predicted based on the transition life. The results indicate that the more complex the CFRP stacking sequence, the longer is the transition life. This test method is expected to be useful for ensuring the fatigue safety and economy of hybrid laminate composites.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.477-486
• /
• 2008

탄소섬유시트 보강공법은 콘크리트구조물의 보강에 많이 사용되는 보강공법이다. 이러한 탄소섬유 보강공법에서는 콘크리트와 CFRP시트 사이의 경계면 거동이 전체 보강구조물의 거동을 지배하게 된다. 본 연구에서는 탄소섬유시트 보강공법을 적용한 콘크리트구조물의 경계면 거동에 대한 기존의 연구들을 고찰하고, 이를 바탕으로 경계면 부착거동해석에 효과적으로 사용될 수 있는 새로운 bond-slip model을 제시하고, 경계면의 부착거동을 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였다. 새롭게 제시된 bond-slip model은 기존의 bilinear bond-slip model을 개선한 것으로서, 전단응력이 증가하는 구간을 2개의 직선구간으로 구성하고, 전단응력이 감소하는 구간을 지수함수로 구성한 것이다. 제안된 bond-slip model은 기존의 부착전단 실험 결과 및 경계면 거동 모델들과의 비교를 통하여 검증하였다.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.430-435
• /
• 2017

The effect of the surface profile on CFRP and aluminum metal bonding was studied. A small number of steps were made on the aluminum surface, and the shear stress and elongation were measured using a shear test after bonding with an autoclave method. As the number of surface steps increased, the shear stress and elongation increased. The surface bonding strength increased because of the effect of the mechanical and chemical bonding. When the number of effective stages was exceeded, the shear strength decreased again due to the aspect ratio of the step and the reduction of the penetration effect of the resin into the groove.