• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.67-70
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• 2004

An investigation was performed to study the impact damage of the laminated composite plates caused by a low- velocity foreign object with multi-scale modeling based on the concepts of Direct Numerical Simulation (DNS)[4]. In the micro-scale part, we discretize the composite plates through separate modeling of fiber and matrix for the local microscopic analysis. A micro-scalemodel was developed for predicting the initiation of the damage and the extent of the final damage as a function of material properties, laminate configuration and the impactor's mass, etc. Anda macro-scale model was developed for description of global dynamic behavior. The connection betweenmicroscopic and macroscopic is implemented by the tied interface constraints of LS-DYNA contact card. A transient dynamic finite element analysis was adopted for calculating the contact force history and the stresses and strains inside the composites during impact resulting from a point-nose impactor. The low-velocity impact events such as contact force, deformation, etc. are simulated in the macroscopic sense and the impact damages, fiber-breakage, matrix cracking and delamination etc. are examined in the microscopic sense.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권6호
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• pp.737-750
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• 2022

Timber-Concrete Composite construction system consists of combining timber beam or deck and concrete with different connectors. Different fastener types are used in Timber-Concrete Composite systems. In this paper, the effects of two types of fasteners on structural behavior are compared. First, the notches were opened on timber beam, and combined with reinforced concrete slab by fasteners. This system is called as Notched Connection System. Then, timber beam and reinforced concrete slab were combined by new type designed fasteners in another model. This system is called as Notched-Slab Approach. Two laboratory models were constructed and bending tests were performed to examine the fasteners' effectiveness. Bending test results have shown that heavy damage to concrete slab occurs in Notched Connection System applications and the system becomes unusable. However, in Notched-Slab Approach applications, the damage concentrated on the fastener in the metal notch created in the slab, and no damage occurred in the concrete slab. In addition, non-destructive experimental measurements were conducted to determine the dynamic characteristics. To validate the experimental results, initial finite element models of both systems were constituted in ANSYS software using orthotropic material properties, and numerical dynamic characteristics were calculated. Finite element models of Timber-Concrete Composite systems are updated to minimize the differences by manual model updating procedure using some uncertain parameters such as material properties and boundary conditions.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권spc호
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• pp.22-30
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• 2020

복합재 헬리콥터 로터 블레이드는 두께방향으로의 강도가 부족한 구조적인 특성으로 인해 외부 물체의 충돌에 의해 내부 구조물에 손상이 발생하기 쉬운 단점을 지니고 있다. 따라서 복합재 블레이드의 피로 평가 시 외부 물체의 충돌에 의해 발생하는 결함과 강도저하 현상을 함께 고려해야 한다. 이를 위해 내결함 안전 수명(flaw tolerant safe-life) 및 파손안전(fail-safe) 개념을 이용한 피로평가 방안이 1980년대부터 적용되었으며, 최근에는 회전익 항공기의 감항기준에 위의 두 개념이 손상허용(damage tolerance) 평가 방안으로 대체되었다. 본 논문에서는 회전익 항공기에 사용되는 섬유강화 복합재 로터 블레이드를 중심으로 피로수명을 평가하기 위한 관련규정을 분석하고, 국내 헬기 개발사업 등을 통해 적용된 사례들을 검토함으로써 충격손상을 고려한 섬유강화 복합재 로터 블레이드의 피로 평가 방안을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.627-635
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• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 상부구조의 화재손상 및 구조성능평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 비선형 열적·열역학적 특성이 고려된 유체-구조 연성 화재해석 기법이 제안되고, 각각 ANSYS FLUENT 및 Mechanical solver에 연결되어 해석이 수행된다. 이는, 실제 강합성 교량 화재사고와 비교·검증되며, 검증된 해석기법을 통해 화원에서 교량 하부 플랜지까지 이격거리에 따른 화재별 부재의 온도분포 및 구조성능이 평가된다. 해석결과, 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 실제 화재사고에 대하여 임계온도를 초과하였다. 또한, 화원 이격거리가 13 m 이상일 경우 유조차 화재사고에 대한 강합성 교량 구조물의 화재손상이 안전한 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2006

적층 복합재료에 가해지는 저속충격에 의한 동적 거동 및 손상의 예측은 복합재 구조물의 설계에 중요한 문제가 되고 있다. 특히 저속충격에 의한 손상을 기술하기 위하여 적층판 내의 면내응력 뿐만 아니라 층간응력이 중요한 역할을 하는데, 기존의 전통적인 접근 방법은 이들을 효과적으로 기술하지 못하는 단점이 있다 본 논문에서는 이러한 동적거동 및 손상을 기술하기 위한 수치해석 모델로서 내부 미시구조를 고려한 직접수치모사(DNS)방법을 이용하여 DNS 모델을 구성하였다. 그리고 이를 저속충격 문제에 적용하여 저속충격에 의한 동적 거동 및 재료내의 층간응력 해석을 미시적으로 접근하였다. 이때 기존의 거시적인 접근 방법에 따른 균질모델의 결과와 비교 해석을 보였다. 한편 복합재료 적층판의 효율적인 저속충격해석을 위하여 DNS 개념을 적용한 멀티스케일 모델을 개발하여 기존의 균질화된 모델에서 보일 수 없었던 충격 부위의 국부적인 동적 거동을 효과적으로 기술하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.117-120
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• 2003

Electro-micromechanical techniques were applied using four-probe method for carbon nanotube (CNT) or nanofiber (CNF)/epoxy composites with their content. Carbon black (CB) was used to compare with CNT and CNF. The fracture of carbon fiber was detected by nondestructive acoustic emission (AE) relating to electrical resistivity for double-matrix composites test. Sensing for fiber tension was performed by electro-pullout test under uniform cyclic strain. The sensitivity for fiber damage such as fiber fracture and fiber tension was the highest for CNT/epoxy composites, and in CB case they were the lowest compared with CNT and CNF. Reinforcing effect of CNT obtained from apparent modulus measurement was the highest in the same content. The results obtained from sensing fiber damage were correlated with the morphological observation of nano-scale structure using FE-SEM. The information on fiber damage and matrix deformation and reinforcing effect of carbon nanocomposites could be obtained from electrical resistivity measurement as a new concept of nondestructive evaluation.

• Composites Research
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• 제26권1호
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• pp.36-41
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• 2013

본 연구에서는 복합재 샌드위치 적층판의 저속 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 구조 형상의 스킨은 탄소/에폭시(Carbon-Epoxy) 재질이 채택되었고 코어(Core)의 재질은 폼(Foam)이 적용되었다. 연구의 타당성을 입증하기 위해 관련 문헌에서의 연구 결과에서 제시한 실험 결과와 유한 요소 해석 결과의 비교가 선행되었다. 타당성 검증을 바탕으로 본 연구에서 손상이 시작되는 충격체의 속도를 평가하고, 예측된 충격 속도에서 충격 거동을 분석하기위해 유한요소법을 이용하여 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 복합재 적층판의 충격 해석 결과 예측된 충격 속도에서 손상이 발생함을 확인하였다. 최종 시편 시험 결과와 수치 해석 결과의 비교 값이 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.75-78
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• 2007

본 연구에서는 터보 팬 엔진 나셀 복합재 구조의 충격 손상에 관한 연구를 수행하였다. 연구 결과의 신뢰성 검증을 위해 선행 연구된 결과와 비교 분석하였다. 샌드위치 구조의 형상은 카본/에폭시 면재와 폼 코어로 형성되어있다. 샌드위치 패널의 유한 요소 해석 결과 해석 결과의 타당성을 확인하였다. 초기 손상이 발생하는 속도가 평가되었고 예측된 속도에서 충격 해석이 수행되었다. 충격 해석 결과 예측된 충격 손상에서 손상이 발생하는 것으로 확인되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권11호
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• pp.1480-1487
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• 2005

Metal matrix composites(MMCs) have been rapidly becoming one of the strongest candidates for structural materials fur many high temperature application. However, among the various high temperature environments in which metal matrix composites was applied, thermal shock is known to cause significant degradation in most MMC system. Due to the appreciable difference in coefficient of thermal expansion(CTE) between reinforcement and metal matrix, internal stresses are generated following temperature changes. Infernal stresses affect degradation of mechanical properties of MMC by causing microscopic damage in interface and matrix during thermal cycling. Therefore, the nondestructive evaluation on thermal shock damage behavior of SiC/A16061 composite has been carried out using ultrasonics. For this study, SiC fiber reinforced metal matrix composite specimens fabricated by a squeeze casting technique were thermally cycled in the temperature range 298$\~$673 K up to 1000cyc1es. Three point bending test was conducted to investigate the efffct of thermal shock damage on mechanical properties. The relationship between thermal shock damage behavior and the propagation characteristics of surface wave and SH-ultrasonic wave was discussed by considering the result of SEM observation of fracture surface.

• 항공우주기술
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• 제10권1호
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• pp.183-192
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• 2011

최근 항공기의 성능향상 및 경량화 등의 필요에 의해 많은 항공기 특히 소형항공기 구조물에 있어 복합재료의 사용이 증가되고 있다. 그러나 복합재료의 복잡한 기계적 거동 특성 및 파손양상 등으로 인하여 그 사용에는 많은 제한이 따르고 있는 실정이다. 복합재에 발생하는 저속충격은 외관상 드러나지는 않기 때문에 복합재 구조물을 설계하는 데 있어 매우 중요하며, 특히 충격 후 충격손상으로 야기되는 층간 분리등은 구조물의 압축강도를 현저하게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 적층복합재 구조물의 저속충격에 의한 손상거동 및 충격 후 잔류압축강도를 수치적으로 예측하였다. 예측 된 충격하중 이력곡선과 충격후의 압축 강도를 시험결과와 비교하였고 잘 일치함을 확인 할 수 있었다.