• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.322-327
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• 2022

복합재 체결부는 뛰어난 물성과 가벼운 구조의 수요로 널리 사용되고 있다. 하지만 두께 방향의 취약한 물성으로 인해 체결부 파손이 쉽게 발생한다. 이를 극복하기 위하여 체결부 끝단의 집중되는 응력을 완화시켜주는 Z-피닝, 스티칭 등 다양한 공법들이 적용되고 있다. Z-피닝 공법은 프리프레그의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, 스티칭 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. I-fiber 스티칭 공법은 Z-pinning 공법과 Stitching 공법을 보완한 유망한 공법이다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint 시편을 오토클레이브 진공백 성형법으로 제작하여, 모재의 두께와 스티칭 각도에 따른 인장강도 및 피로강도 특성을 평가하여, I-fiber 보강 복합재 체결부 구조물의 보강효과를 검증하였다. 실험결과, 복합재 체결부의 두께가 얇을수록 I-fiber 보강효과가 더 높게 나타났으며 I-fiber로 보강된 복합재 체결부는 파손강도에서 약 52%, 피로강도에서 약 118% 우수한 특성을 나타냄을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.229-234
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• 2017

일반적인 복합재료 구조물에서 체결부는 가장 취약한 부분이다. 복합재 체결법은 접착 조인트와 기계적 조인트로 크게 나눌 수 있으나, 환경조건에 덜 민감한 부분에는 주로 기계적 조인트가 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 5가지의 적층각 변화를 가지는 복합재료 기계적 조인트의 파손하중을 실험하고 예측하였다. 기계적 조인트에 대한 유한요소 해석을 수행하고 Tsai-Wu와 Yamada-Sun 파손이론을 이용하여 파괴면적지수법(FAI)으로 파손강도를 예측하였으며, 이를 실험 결과와 상호 비교하였다. 실험과 해석결과, 복합재 기계적 체결부는 0도 층의 비율이 낮을수록 파손하중이 저하되었으며, 파괴면적지수법과 Yamada-Sun 파손식으로 13.03% 오차범위 내에서 파손하중을 예측할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제24권1호
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• pp.17-23
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• 2011

풀아웃 하중을 받는 복합재 샌드위치 체결부의 파손 거동을 시험으로 연구하였다. 체결의 방식과 코어의 종류를 달리하여 5종류, 총 30개의 시편에 대해 시험을 수행하였다. 시험 결과, 노멕스 하니콤 코어를 사용할 경우 코어의 강성에 의해 지배되는 전단좌굴이 먼저 발생하고, 이후 50~200% 정도의 추가적인 하중을 지지하다가, 면재가 찢어지는 최종파손이 발생하였다. 반면에 PMI 폼을 사용하면 하중 초기에 코어의 전단파손이 발생하며 지지하중도 크게 저하되는 것을 확인하였다. 파손모드를 고려한 설계의 관점에서 볼 때, 노멕스 코어를 사용할 경우 코어의 강성과 면재의 강성 및 강도를 동시에 고려해야 하는 반면, 폼 코어를 사용할 경우 코어의 전단파손 하중을 높이는 것이 가장 중요한 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.52-58
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• 2017

본 논문에서 제시한 복합재 날개 구조물의 최적설계 기법은 파손모드를 통합한 최적화 프레임 웍을 사용하여 복합재 날개 구조물의 안전율을 자동으로 계산한다. 개발된 최적화 프레임 웍은 복합재 구조물의 설계요소에 가장 큰 영향을 주는 파손모드 즉, 최초 파손모드, 좌굴 파손 모드 및 베어링-바이패스 파손을 확인하여 구축된 적층 데이터베이스 안에서 적층수를 찾아낸다. 이는 개발과정에서 수정 및 반복되는 설계 및 해석 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 설계변수는 계단형태로 이루어진 적층 데이터베이스이며 응답은 변형률, 좌굴, 볼트 주변부의 응력장이며 목적함수는 날개구조의 질량이다. 그리고 최적화 프레임 윅을 구동하는 Composite Optimizer의 해석결과를 검증하기 위하여 유한요소모델의 좌굴해석 결과와 비교하여 유효성을 검증하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.93-102
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• 1995

2개의 직렬 흑은 병렬로 원공이 배치된 $[0^{\circ}/45^{\circ}/90^{\circ}/-45^{\circ}]_s$ 복합적층판에 대하여 기계적 접합부의 강도 및 파손양상을 알아보고, 기하학적 형상을 변화시키면서, 파손강도 및 파손모드에 대하여 FEM으로 예측한 값과 실험결과로 얻은 자료, 그리고 실험식으로 계산한 값을 각각 비교 검토했다. 두 직렬 원공이 있는 적층판의 기계적 접합에 있어, $W/d{\geq}4.0$과 $E/d{\geq}3.0$의 기하학적 범위에서 Full bearing 강도를 얻을 수 있다. 두개의 병렬 및 직렬원공인 경우, $G_h{\geq}3.0d$(원공간의 수평거리가 직경의 3배 이상)이고, $G_v{\geq}3.0d$(원공간의 수직거리가 직경의 3배 이상)이면 원공간의 상호간섭효과는 작게 되어, 각각의 원공들을 독립적으로 취급할 수 있다. 복합재료의 특성파악에 알맞은 비파괴 시험법인 AE을 이용했고 미시적 구조를 관찰하기 위해 주사형 전자현미경(SEM)으로 파단면을 촬영하여 탐색하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권4호
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• pp.1009-1014
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• 2016

SiC-based ceramic composites are currently being considered for use in fuel cladding tubes in light-water reactors. The joining of SiC ceramics in a hermetic seal is required for the development of ceramic-based fuel cladding tubes. In this study, SiC monoliths were diffusion bonded using a Ti foil interlayer and additional Si powder. In the joining process, a very low uniaxial pressure of ~0.1 MPa was applied, so the process is applicable for joining thin-walled long tubes. The joining strength depended strongly on the type of SiC material. Reaction-bonded SiC (RB-SiC) showed a higher joining strength than sintered SiC because the diffusion reaction of Si was promoted in the former. The joining strength of sintered SiC was increased by the addition of Si at the Ti interlayer to play the role of the free Si in RB-SiC. The maximum joint strength obtained under torsional stress was ~100 MPa. The joint interface consisted of $TiSi_2$, $Ti_3SiC_2$, and SiC phases formed by a diffusion reaction of Ti and Si.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.19-25
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• 2010

본 논문은 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재와 PVC 폼 코어로 제작된 철도차량용 복합재 대차프레임의 금속재 체결부 볼트 위치 최적화 연구에 대해 서술했다. 최적화 해석은 APDL(Ansys Parameter Design Language)을 이용한 서브모델링 기법을 적용하였으며 부분문제 근사방법에 의한 최적화를 수행하였다. 이때, 최적화 해석에 적용된 서브모델링 기법은 관심영역을 포함한 부분모델에 대한 계산을 재수행 함으로써 해석에 소요되는 시간을 절약하고 상세한 결과를 도출 할 수 있다. 복합재 대차프레임의 구조해석은 JIS E 4207에 의거하여 수행하였다. 서브모델링 기법을 적용한 복합재 대차프레임의 최적화 해석은 전체모델에 대한 결과에 비해 요소망 밀도의 조절을 통한 해석시간 절약과 상세한 결과를 얻을 수 있으며, 또한 볼트위치의 최적화로 인해 보다 낮은 Von-Mises 응력값이 나타남을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제39권1호
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• pp.61-70
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• 2004

본 연구는 폐식용유를 이용하여 아스팔트계 봉함재(sealant)를 제조하는 것이다. 아스팔트계 봉함재는 포장도로의 균열 봉함재 및 교량 조인트용 봉함재로 사용되는 재료이다. 아스팔트(AP-5), 열가소성 고무(SBS triblock copolymer), 점착제(tackifier) 및 안정제를 기본 성분으로 하여 연화제로 방향족계 또는 파라핀계 공정유, DOP(dioctyl phthalate), 벙커 C유 또는 폐식용유와 혼합하여 침입도, 연화점, 신도 및 인장 접착 신율(상온 및 저온)을 측정하였다. 연화제의 종류 및 함량에 따라 봉함재의 물성이 크게 변화하였다. 폐식용유 또는 DOP를 사용한 경우가 저온 인장 접착 특성이 가장 우수하였다. 폐식용유 함량이 증가함에 따라 아스팔트 봉함재의 침입도는 및 인장 접착 신율은 증가하였고 증량제로 탈크를 첨가할 경우 함량에 비례하여 침입도 및 저온 인장 신율은 감소하였다. 배합비를 최적화하여 침입도가 낮으면서도 저온 인장 접착성이 우수한 아스팔트 봉함재를 제조할 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제33권4호
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• pp.267-273
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• 1998

MDI와 에스테르타입의 폴리올인 EBA, NBA, HA를 각각 반응시켜 이소시아네이트 말단기를 갖는 다양한 우레탄 프리폴리머를 합성하였다. 합성된 프리폴리머는 상온에서는 100% 고형분이었으며, 약 $80^{\circ}C$로 가열하면 용융되어 도포에 적당한 흐름성을 나타내었고, 냉각하면 고화되고 습기와 반응하면서 서서히 경화되었다. 대기중의 습기와 반응하여 경화된 우레탄수지의 인장물성은 폴리올의 구조에 따라 특징적인 거동을 나타내었다. 접착력은 EBA, NBA, HA순의 큰 값을 나타내었으며, 이는 동일한 조건에서 가교된 우레탄수지의 파단에너지와 같은 경향을 나타내었다. 또한, 접착조인트의 파괴는 모두 접착제 자체에서 일어났으며, 시험속도가 증가함에 따라 증가하였다. 이로 미루어, 우레탄 핫멜트 접착제 자체의 강인성이 접착력을 결정하는 주요 요인임을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.1-6
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• 2009

감마선 조사된 초고분자량폴리에틸렌(UHMWPE)을 다양한 온도조건으로 열처리하여 기계적 물성변화를 구하였다. 열처리 조건은 어닐링(annealing)과 재용융(remelting) 온도범위를 선정하여 열처리하였다. $130^{\circ}C$ 이하의 어닐링 처리에 의해 강도와 파단시 연신율, 경도의 변화는 별로 없었지만, $140^{\circ}C$ 이상의 재용융처리에서는 기계적 물성의 급격한 저하가 발생하였다. FTIR해석 결과, 감마선 전처리에 따라 형성된 프리래디컬이 산화되었음을 알았다. 이와 같은 기계적 성질의 변화거동으로 나타나는 정량적인 데이터는 다양한 인공관절 부품의 설계와 해석에 필요한 기초적인 자료로 이용될 수 있다.