• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.175-181
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• 2013

고속충격을 받는 복합재 적층판의 충격거동 특성 중에서 관통 후 잔류속도, 시편에 의한 충격흡수에너지 그리고 충격손상영역에 대한 평가와 예측이 중요하다. 본 논문에서는 고속충격을 받는 Carbon/Epoxy 복합재 적층판의 잔류속도와 흡수에너지를 준실험적 방법을 통하여 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 고속충격에 의한 시편의 흡수에너지를 정적에너지와 동적에너지로 구분하였으며 정적에너지는 보강섬유의 파손과 정적 탄성에너지와 관련 있는 준정적압입실험을 통한 관통에너지를 사용하였다. 동적에너지는 고속충격 시 시편 일부의 움직임과 관련한 운동에너지에 대하여 몇 가지 모델을 제안하여 비교하였다. 공압을 이용한 고속충격실험을 수행하고 예측 값과 비교 분석하였다. 시편의 손상영역은 C-scan을 통하여 측정하였다. 관통한계속도보다 큰 초기 속도인 경우, 정적에너지인 관통에너지 뿐 만 아니라 시편의 동적 에너지가 시편 전체 흡수에너지에 크게 기여함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.83-87
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• 2018

An object in the Low Earth Orbit (LEO) is affected by many environmental conditions unlike earth's surface such as, Atomic oxygen (AO), Ultraviolet Radiation (UV), thermal cycling, High Vacuum and Micrometeoroids and Orbital Debris (MMOD) impacts. The effect of all these parameters have to be carefully considered when designing a space structure, as it could be very critical for a space mission. Polybenzimidazole (PBI) is a high performance thermoplastic polymer that could be a suitable material for space missions because of its excellent resistance to these environmental factors. A thin coating of PBI polymer on the carbon epoxy composite laminate (referred as CFRP) was found to improve the energy absorption capability of the laminate in event of a hypervelocity impact. However, the overall efficiency of the shield also depends on other factors like placement and orientation of the laminates, standoff distances and the number of shielding layers. This paper studies the effectiveness of using a PBI coating on the front bumper in a multi-shock shield design for enhanced hypervelocity impact resistance. A thin PBI coating of 43 micron was observed to improve the shielding efficiency of the CFRP laminate by 22.06% when exposed to LEO environment conditions in a simulation chamber. To study the effectiveness of PBI coating in a hypervelocity impact situation, experiments were conducted on the CFRP and the PBI coated CFRP laminates with projectile velocities between 2.2 to 3.2 km/s. It was observed that the mass loss of the CFRP laminates decreased 7% when coated by a thin layer of PBI. However, the study of mass loss and damage area on a witness plate showed CFRP case to have better shielding efficiency than PBI coated CFRP laminate case. Therefore, it is recommended that PBI coating on the front bumper is not so effective in improving the overall hypervelocity impact resistance of the space structure.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.907-911
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• 2016

본 논문에서는 회귀분석법(regression analysis method)을 사용하여 개발된 복합재 적층판의 압축 파손강도값을 수록하였다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $350^{\circ}F(177^{\circ}C$)에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그(Cycom G40-800/5276-1)이며 운용온도 범위는 $-60^{\circ}F{\sim}+200^{\circ}F$($-55^{\circ}C{\sim}+95^{\circ}C$)이다. 시편은 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$층으로 적층된 8종류의 노치없는 적층판으로 총 56개 시편으로 구성하였다. 시험방법은 ASTM-D-6484 규정을 사용하였다. 적층판의 압축 파손강도값은 적층판 내 $0^{\circ}$와 ${\pm}45^{\circ}$층의 적층비율을 변수로 하는 회귀 분석법(regression analysis method)을 사용하여 획득하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권3호
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• pp.775-791
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• 2015

An analytical and experimental investigation is performed into the mechanical behavior of carbon-fiber/epoxy woven coned annular disk springs. An analytical approach is presented for predicting the deformation behavior of disk springs of specially orthotropic laminates with arbitrary geometric parameters. In addition, an analytical methodology is proposed for obtaining the deformation behavior of a stack of disk springs. The methodology is capable of accounting for parallel and series arrangements for uniform and irregular stacks. Element and assembly experimental results are used to validate the proposed method showing how to achieve flexible spring rates at various deflections ranges. This manuscript also provides guidelines for design and validation of disk spring assemblies.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권5호
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• pp.377-383
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• 2014

위치 감응형 전극 네트워크(addressable conducting network, ACN)는 탄소섬유 복합재료와 전극 사이의 접촉저항을 통해 구조물의 손상 감지가 가능하다. 손상 감지를 위한 위치 감응형 전극 네트워크의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 전극과 복합재료 사이의 접촉저항이 최소화되어야 한다. 본 연구에서는 은 나노 전극을 탄소섬유 복합재료 위에 인쇄전자기술을 이용하여 제작하였다. 은 전극이 형성된 복합재료는 은 나노 잉크의 소결온도와 복합재료의 표면거칠기에 따라 제작되었으며, 이에 따른 접촉저항을 측정하였다. 또한, 전자주사현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통해 전극과 복합재료 사이의 계면을 관찰하였다. 본 연구를 통해, 은 나노 잉크의 소결온도가 $120^{\circ}C$, 복합재료의 표면거칠기가 0.230a일 때, $0.3664{\Omega}$의 최소 접촉저항을 나타냈다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.959-965
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• 2017

최근 선진항공사에서는 항공기 복합재 구조의 변형률을 평가할 때 적층판 파손이론을 사용한다. 적층판 파손이론은 복합재 구조평가에 적층판의 파손변형률을 사용한다. 본 논문은 적층판 인장파손특성의 시험적 평가 절차를 보여준다. 시험적 평가는 회귀분석법(regression analysis method)을 사용하였다 회귀분석은 적층판의 파손변형률을 응답변수로 하고 적층판 내 $0^{\circ}$, ${\pm}45^{\circ}$층의 비율을 회귀변수로 하는 방법이다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $177^{\circ}C(350^{\circ}F)$에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그이다. 시편은 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$층으로 적층된 14 종류의 노치없는 적층판으로 총 149개 시편으로 구성하였다. 시험방법은 ASTM-D-3039 규정을 사용하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1994년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.160-166
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• 1994

In general, the problems of strengthening and repairing of deteriorated or damaged reinforced concrete members are usually worked out in situ by externally bounding steel plates using epoxy resins, which has been recognized to be one of effective and convenient methods. But the disadvantages of strengthening/repairing concrete members with externally bonded steel plates include ; (a) deterioration of the bond at the steel-concrete interface caused by the corrosion of steel ; (b) difficulty in manipulating the plate at the construction site ; (c) improper formation of joints, due to the limited delivery lengths of the steel plates ; and etc. Therefore these difficulties eventually have led to the concept of replacing the steel plates by fiber-reinforced composite sheets which are characterized by their light weight, extremely high stiffness, excellent fatigue properties, and outstanding corrosion resistance. In the paper, for the reliability assessment of reinforced concrete beams externally strengthened by carbon fiber plastic(CFRP) laminates, an attempt is made to suggest a limit state model based on the strain compatibility method and the concept of fracture mechanics. And the reliability of the proposed models is evaluated by using the AFOSM method. The load carrying capacity of the deteriorated and/or damaged RC beams is considerably increased. Thus, it may be stated that the post-strengthening of concrete beams with externally bonded CFRP materials may be one of very effective way of increasing the load carrying capacity and stiffeness characteristics of existing structures.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.40-53
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• 1999

저속시험 및 약 11.4m/s까지의 고속시험을 받는 다방향 탄소섬유/에폭시 복합적층판의 층간파괴거동에 대해 양외팔보(DCB)시험편을 이용하여 연구했다. 모드I의 하중을 1.0m/s이상으로 가한 결과 하중-시간곡선에 동적효과가 발생하여, 시험속도에 비례하는 단순관게식으로 예상되는 것보다 더 큰 균열속도가 나타났다. 시험편 개구변위와 균열길이만을 사용하는 수정된 선형보해석식은 동적인 층간파괴에너지$G_{IC}$를 평가하기 위해 유효했다. 또한 굽힘탕선계수의 실측값은 시험속도의 증가에 다라 증가했는데, 이를 $G_{IC}$의 평가시에 고려했다. 시험속도가 1.0m/s까지 증가할 때, 균열개시 및 정지시의 $G_{IC}$값은 변화가 없었으나, 11.4m/s의 속도에서 최대 GIC값은 섬유가교효과의 증대로 크게 증가했다. 또한 초기균열길이가 길수록 고속시의 최대GIC값은 저하했다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권4호
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• pp.23-30
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• 1997

The purpose of this paper is to investigate the water environmental effect on the mechanical properties of carbon fiber/epoxy composites. Moisture concentration absorbed in CFRP under various water environment was calculated and degradation of mechanical properties for each wet composite laminates is investigated by performing the flexual and tensile test. The results show that moisture absorption is accelerated in higher temperature environment and under the same temperature sea water environment prompts more absorption than fresh water. As increasing the water temperature and moisture concentration tensile and flexual strength decreased as much as 25%-40% compared with dry condition.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권6호
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• pp.1003-1007
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• 2012

A nondestructive technique would be very useful. Advanced NDE T-ray (terahertz ray) techniques of technology and instrumentation has provided a probing field on the electromagnetic spectrum. However, the T-ray is limited in order to penetrate a conducting material to some degree. Here, the T-ray would not go through easily the CFRP composite laminates since carbon fibers are electrically conducting while the epoxy matrix is not. So, investigation of terahertz time domain spectroscopy (THz TDS) was made and reflection and transmission configurations were studied for a 48-ply thermoplastic PPS(poly-phenylene sulfide)-based CFRP solid laminate. It is found that the electrical conductivity of CFRP composites depends on the direction of unidirectional fibers.