• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.156-160
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• 2018

본 논문에서는 콘형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 콘형 복합재격자구조체의 구조안전성 평가는 유한요소해석을 통해 수행되었다. 구조안전성 평가를 위한 유한요소모델은 솔리드 요소를 사용하여 생성하였다. 섬유 교차부와 비교차부의 물성 차이를 고려하기 위해 섬유 체적률을 고려한 기계적 물성을 적용하였다. 구조해석 기법의 검증을 위해 콘형 복합재 격자구조체의 압축 시험을 수행하였다. 시험과 해석의 비교 결과, 약 2%의 변위 오차가 발생하여 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.331-337
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• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.173-179
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• 2023

The sandwich structure, consisting of a core and a face sheet, is used for lightweight structural application. Generally, cellular structures like honeycomb, foam, and lattice structures are utilized for the core. Among these, lattice structures have several advantages over other types of structures. In other studies, curved lattice structures were reported to have higher mechanical properties than straight structures by converting shear stresses acting on the structure into compressive stresses. Moreover, the addition of vertical struts can have a positive effect on the mechanical properties of the lattice structure. For the purpose, two lattice structures with Circle Arch (CC) and Circular Arch with a vertical column (CC_C) were studied, which were fabricated by using selective laser sintering was conducted. The result showed that CC_C has dramatic performance improvements in specific strength, modulus, and strain energy density compared to CC, confirming that vertical struts played a significant role in the lattice core. Finite element analysis was employed to determine the cause of the stress behavior of CC and CC_C. This study is expected to help design structurally superior lattice cores and sandwich structures.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.129-135
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• 2021

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정에서 발생하는 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중에 미치는 영향을 확인하기 위해서 Vasiliev가 제안한 원통형 복합재 격자 구조 좌굴하중 이론식을 변형하여 섬유체적비에 따른 좌굴하중 저하를 확인하였다. 섬유체적비에 따라 격자 구조 리브의 각 층의 두께를 달리하였으며, 혼합법칙을 사용하여 각 층별로 물성치를 다르게 적용하였다. 구조물 크기, 두께, 섬유체적비 평균값을 달리한 유한요소모델에 대한 선형좌굴해석을 수행하였다. 최종적으로 이론식을 사용한 등가모델의 좌굴 하중 계산 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중 저하의 원인이 될 수 있음을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권4호
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• pp.393-405
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• 2023

In this paper, the energy absorption capability of a novel cruciform composite lattice structure was evaluated through the simulation of compression tests. For this purpose, several test samples of Polylactic acid cellular reinforced with continuous glass fibers were prepared for compression testing using the additive manufacturing method of material extrusion. Using a conventional path design for material extrusion, multiple debonding is probable to be occurred at the joint regions of adjacent cells. Therefore, an innovative printing path design was proposed for the cruciform lattice structure. Afterwards, quasistatic compression tests were performed to evaluate the energy absorption behaviour of this structure. A finite element model based on local material property degradation was then developed to verify the experimental test and extend the virtual test method. Accordingly, different combinations of unit cells' dimensions using the design of the experiment were numerically proposed to obtain the optimal configuration in terms of the total absorbed energy. Having brilliant energy absorption properties, the studied cruciform lattice with its optimized unit cell dimensions can be used as an energy absorber in crashworthiness applications. Finally, a cellular structure will be suitable with optimal behavior in crush load efficiency and high energy absorption.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권2호
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• pp.155-168
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• 1997

격자지보는 NATM에서 터널굴착 후 곧바로 설치되는 강지보재의 한 종류로서 기존의 H형강 지보재를 대체하고자 유럽에서 개발된 새로운 종류의 지보재이다. 격자지보는 강봉을 삼각형태로 엮어 만들었기 때문에 숏크리트 타설이 용이하고 지보재 배면에 생기는 공동을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 또한 격자지보와 숏크리트 복합구조체는 결합력이 우수하여 일체화된 구조체로서 거동하기 때문에 지압을 효과적으로 지지할 수 있다. 본 연구에서는 격자지보와 숏크리트 복합구조체의 특성파악을 위해 실시한 모형벽체 시험, 모형벽체에 타설된 숏크리트의 강도특성시험, 격자지보와 숏크리트의 부착강도시험 결과를 제시하였다. 실험결과 숏크리트가 타설된 격자지보는 숏크리트가 타설된 H형강 지보재에 비해 숏크리 트 리바운드, 타설된 숏크리트의 강도, 부착특성 등이 우수한 것으로 판명되었고, 이로써 격자지로는 적절한 터널지보재로서의 역할을 할 것으로 판단되었다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.169-175
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• 2020

콘형 복합재 격자 구조체의 강성 평가를 위한 두 종류의 시편 단위 압축 및 인장 시험을 수행하였으며 유한요소해석 결과와 비교하였다. 구조체는 높이별로 반경이 변화하는 콘형이므로 단순 압축 및 인장 시험이 어려우므로 시험 수행이 가능한 형태의 시편 및 지그를 제작하여 시험을 수행하였다. 압축 시험이 가능하도록 단위 격자 구조체를 Subelement 형태로 가공하였으며, 압축 시험을 수행하여 측정된 섬유방향 압축 변형률을 유한요소해석 결과와 비교하여 헬리컬 리브의 강성을 확인하였다. 후프 리브의 강성 평가를 위해서는 구조체에서 후프 링 시편을 가공하여 인장 시험을 수행하였다. 후프 링에 인장 하중을 가하여 굽힘 변형이 크게 발생하도록 하였으며, 두께 방향 섬유체적비를 고려한 유한요소해석 결과와 비교하여 후프 리브의 강성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.94-103
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• 2018

발사체 및 유도무기 기체에 사용되는 복합재 격자구조물은 구조물에 작용하는 하중을 고려하여 최소한의 두께와 무게로 설계되는 구조물이다. 이를 위하여 실리콘 몰드에 탄소섬유를 와인딩하는 공정으로 격자구조물을 만들며, 이때 발사체 및 유도무기 기체 내부의 장비 등을 점검하기 위하여 점검창을 설치하는 것이 일반적으로 요구된다. 본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정으로 제작된 실린더형 격자구조물에 대하여 압축시험을 수행하고, 이 구조물에 대한 유한요소해석을 수행하여 얻은 해석 결과를 설치된 격자구조물에 대하여 유한요소해석을 수행하였다. 또한 구조물의 리브(Rib)와 노트(Knot)의 파손강도를 통해 육각형 점검창의 두께 및 위치를 변수로 선정하여 수행한 유한요소해석 결과는 다음과 같다; (1) 육각형 점검창의 안전계수가 사각형 점검창 보다 높게 계산되었으며, (2) 수직 점검창이 상단 헬리컬 리브의 중간에 위치할 때 안전계수가 높게 계산되었고, (3) 구조안전성 확보를 위하여 점검창의 두께를 증가시킬 경우 구조물의 불연속 부분에 응력집중이 발생하므로 유한요소 해석을 통해 안전계수가 가장 높은 점검창 형상을 선정해야 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제16권3호
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• pp.253-267
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• 2014

Based on the test on a 1/2.5-scaled model of a two-bay and three-story inner frame composed of reinforced concrete beams and lattice steel reinforced concrete (SRC) irregular section columns under low cyclic reversed loading, the failure process and the features of the frame were observed. The subsequence of plastic hinges of the structure, the load-displacement hysteresis loops and the skeleton curve, load bearing capacity, inter-story drift ratio, ductility, energy dissipation and stiffness degradation were analyzed. The results show that the lattice SRC inner frame is a typical strong column-weak beam structure. The hysteresis loops are spindle-shaped, and the stiffness degradation is insignificant. The elastic-plastic inter-story deformation capacity is high. Compared with the reinforced concrete frame with irregular section columns, the ductility and energy dissipation of the structure are better. The conclusions can be referred to for seismic design of this new kind of structure.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권2호
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• pp.135-147
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• 2018

Quasi-static three-point bending tests on sandwich beams with expanded metal sheets as core were conducted. Relationships between the force and displacement at the mid-span of the sandwich beams were obtained from the experiments. Numerical simulations were carried out using ABAQUS/EXPLCIT and the results were thoroughly compared with the experimental results. A parametric analysis was performed using a Box-Behnken design (BBD) for the design of experiments (DOE) techniques and a finite element modeling. Then, the influence of the core layers number, size of the cell and, thickness of the substrates was investigated. The results showed that the increase in the size of the expanded metal cell in a reasonable range was required to improve the performance of the structure under bending collapse. It was found that core layers number and size of the cell was key factors governing the quasi-static response of the sandwich beams with lattice cores.