• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.39-43
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• 2011

탄소나노튜브로 보강된 고분자 수지에 대한 연구는 지난 20년간 활발히 수행되어 왔다. 또한 이를 이용하여 탄소섬유복합재의 물성을 증대시키기 위한 연구도 최근 그 영역을 넓혀가고 있다. 탄소섬유복합재는 탄소섬유의 비약적인 발전으로 섬유 방향의 기계적 물성은 상당히 만족할 만한 수준에 도달했으나, 수지에 의해 좌우되는 기계적 물성은 아직 기대에 못미치고 있다. 특히, 층간의 분리 (delamination)는 탄소섬유복합재의 가장 전형적이며 치명적인 파손의 원인중 하나이다. 이 층간분리에 대한 저항성을 알아보는 모드 1 파괴인성 실험 (혹은 double cantilever beam, DCB test)을 다양한 작용기로 기능화된 SWNT가 첨가된 탄소섬유복합재 시편에 대하여 수행하였다. 부직포 형태의 탄소나노튜브층을 이용한 시편의 경우 10.6%의 파괴인성 증대를 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.135-145
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• 1988

본(本) 연구(硏究)는 재료(材料)의 배합(配合)이 단순한 mortar를 제작 그 균열발생을 관찰, 측정하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열 및 일정진폭을 갖는 동적하중(動的荷重)에 의한 균열성장영역 예측을 시도한 것이다. 사용시편은 mortar의 배합비(配合比)와 물-시멘트비(比)를 달리하여 ASTM E 561-80에서 제안한 CLWL-DCB(crack-line-loaded-double-cantilever-beam)의 제1방법인 벽개형(劈開型)모드(opening mode)에 의거 균열성장거동을 측정하였다. 본(本) 실험(實驗)에서는 X-Y recorder에 나타난 하중(荷重)(P)-균열개구변위($2V_1$), 균열개구변위($2V_1$)-균열선단개구변위($2V_2$)의 diagram을 해석하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열선단의 비선형적인 미소균열을 포함하는 유효균열길이(effective crack length; $a_e$)와 균열선단의 미소균열을 제외한 물리적균열길이(physical crack length; $a_m$) 및 replica 필름으로 구한 균열길이(replica crack length; $a_t$)의 상관관계와 일정진폭을 갖는 반복하중에 의한 $a_e$, $a_m$, $a_t$를 구하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열특성과 동적하중(動的荷重)에 의한 균열특성을 조사한 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권7호
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• pp.1863-1870
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• 2000

When an impact stress is applied on the external boundary of double cantilever beam of orthotropic material which crack length is greater than specimen hight and anistropic ratio is very high, dyna mic energy release rate is derived, and the relationship between dynamic energy release rate and crack propagating velocity is studied. Dynamic energy release rate to static energy release rate is decreased with increasment of crack propagating velocity. The relationships between dynamic energy release rate and vertical strain have a similar pattern with those between static energy release rate and vertical strain. When normalized time(Cstla) is greater than or equal to 2, dynamic energy release rate approaches to a constant value.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.41-47
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• 2020

비메모리 반도체 미세 Cu배선의 전기적 신뢰성 향상을 위해 SiN_x 피복층(capping layer)과 Cu 배선 사이 50 nm 두께의 Co 박막층 삽입이 계면 신뢰성에 미치는 영향을 double-cantilever beam (DCB) 접착력 측정법으로 평가하였다. DCB 평가 결과 SiN_x/Cu 구조는 계면접착에너지가 0.90 J/㎡이었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 9.59 J/㎡으로 SiN_x/Cu 구조보다 약 10배 높게 측정되었다. 대기중에서 200℃, 24시간 동안 후속 열처리 진행한 결과 SiN_x/Cu 구조는 0.93 J/㎡으로 계면접착에너지의 변화가 거의 없는 것으로 확인되었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 2.41 J/㎡으로 열처리 전보다 크게 감소한 것을 확인하였다. X-선 광전자 분광법 분석 결과 SiN_x/Cu 도금층 사이에 Co를 증착 시킴으로써 SiN_x/Co 계면에 CoSi₂ 반응층이 형성되어 SiN_x/Co/Cu 구조의 계면접착에너지가 매우 높은 것으로 판단된다. 또한 대기중 고온에서 장시간 후속 열처리에 의해 SiN_x/Co 계면에 지속적으로 유입된 산소로 인한 Co 산화막 형성이 계면접착에너지 저하의 주요인으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.177-185
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• 2018

섬유금속적층판은 금속과 섬유 강화 복합소재를 함께 적층한 하이브리드 재료 중 하나다. 섬유금속적층판은 계면의 접착층이 파괴되는 층간분리 현상이 발생할 수 있기 때문에 계면의 접착층에 대한 한계응력과 에너지 해방률을 실험적으로 도출해야만 한다. 하지만, 온도에 따른 에너지 해방률을 실험적으로 도출하는 과정에서 측정 장비의 사용 온도에 대한 제약을 받는다. 따라서, 본 연구에서는 Levenberg-Marquardt 기법을 기반한 역해석 기법을 사용하여 접착층에 대한 모드 I 한계응력과 에너지 해방률에 대한 예측 가능성을 확인하는 것이 목표다. 먼저, 한계응력은 접착층의 인장강도와 같다고 가정하였으며, 에너지 해방률은 DCB 시험(double cantilever beam test)을 수행하여 정의하였다. 또한, 유한요소법 기반 모델을 적용하여 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측할 수 있는 지 확인하였다. 그 후, Levenberg-Marquardt 기법을 유한요소법 기반 모델에 적용하여 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 수치해석적으로 예측하였다. 아울러, 본 연구에서 사용한 역해석 기법의 수렴성을 확보하기 위하여 두 가지 경우의 초기 매개변수에 대한 역해석을 추가적으로 수행하였다. 결과적으로, 본 연구에서 사용한 역해석 기법은 모드 I 한계응력과 에너지 해방률을 효과적으로 예측할 수 있음을 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.29-37
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• 2021

3 차원 패키징을 위한 저온 Cu-Cu직접 접합부의 계면접착에너지를 향상시키기 위해 Cu박막 표면에 대한 Ar/N₂ 2단계 플라즈마 처리 전, 후 Cu표면 및 접합계면에 대한 화학결합을 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 정량화한 결과, 2단계 플라즈마 처리로 인해 Cu표면에 Cu₄N이 형성되어 Cu산화를 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 2단계 플라즈마 처리하지 않은 Cu-Cu시편은 표면 산화막의 영향으로 접합이 제대로 되지 않았으나 2단계 플라즈마 처리한 시편은 효과적인 표면 산화방지효과로 인해 양호한 Cu-Cu접합을 형성하였다. Cu-Cu직접접합 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam 시험방법 및 4점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험방법을 통해 비교한 결과, 각각 1.63±0.24, 2.33±0.67 J/m²으로 4-PB 시험의 계면접착에너지가 더 크게 측정되었다. 이는 계면파괴역학의 위상각(phase angle)에 따른 계면접착에너지 증가 거동으로 설명할 수 있는데 즉, 4-PB의 계면균열선단 전단응력성분 증가로 인한 계면거칠기의 효과에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권4호
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• pp.127-134
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• 2021

In this study, the adhesive fracturing characteristics of a DCB specimen due to single and heterogeneous bonding materials under tearing load was investigated. The experiments were conducted to examine the fracturing properties of the adhesive DCB specimen. As an experimental condition, a forced displacement of 3mm/min was applied to one side while the other side was fixed. As a result of the experiment, it was found that the AL6061-T6 material was superior to the CFRP material in terms of maximum stress, specific strength, and energy release rate when compared to the adhesive fracturing property of a single material. We tested CFRP-AL, a heterogeneous bonding material, and compared its experimental results to the results from the single materials. Based on these results, CFRP-AL with a heterogeneous bonding material was observed to have the superior structural safety compared to single materials for the mode III fracture type.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권1호
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• pp.42-47
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• 2021

Recently, many structures using lightweight materials have been developed. This study was conducted by using Al6061-T6 and carbon fiber reinforced plastic (CFRP), two common lightweight materials. In addition, the failure characteristics of an interface bonded between a single material and a heterogeneous bonding material were analyzed. The specimens bonded with CFRP and Al6061-T6 were utilized by the combination of the heterogeneous bonding material. The specimens had a double cantilevered shape and the bonding between the materials was achieved by applying a structural adhesive. The experiments were conducted in opening mode: the lower part of the samples was fixed, while their upper part was subjected to a forced displacement of 3 mm/min by using a tensile tester. Under the tested amount of strength, energy release rate, and considering the specimens' fracture characteristics in opening mode, the specimen "CFRP-Al" presented the maximum stress, followed by "Al" and "CFRP". We can hence conclude that the inhomogeneous material "CFRP-Al" is useful for the construction of lightweight structures bonded with structural adhesive.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권3호
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• pp.806-815
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• 1996

The interlaminar fracture behavior of woven laminates under static and cyclic loadings has been studied using DCB(double cantilever beam) specimens. The effects of surface treatment and stiching on the fracture behavior of composite laminates are investigated experimentally. Fracture toughness has been improved by surface treatment because the surface treatment can change the fracture mechanism of laminates. SCB(stitched cantilever beam) model has been proposed to quantify the effect of through-thickness resinforcement(stiching) in improving the delamination crack growth resistance. Distributed loads which are transfered to through-thickness fibers can be calculated by the SCB model. And fracture energy increase due to the distributed load can be predicted by a power function of the distributed load. A new parameter agreed well proposed predict fatigue crack growth rate. The predictions using this parameter agreed well with the experimental data.

• 한국철도학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.573-580
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• 2005

Model I interlaminar fracture behaviors of the carbon/epoxy composite, one of the candidate composites for a tilting train carbody, were investigate by the use of DCB(Double cantilever beam) specimens. These specimens were made of CF3327 plain woven fabric with epoxy resin, and an artificial starter delamination was fabricated by inserting Teflon film with the thickness of $12.5{\mu}m$ of $25.0{\mu}m$ at the one end of the specimen. Mode I interlaminar fracture toughness was evaluated for the specimens with the different thickness of an inserter. Also delamination propagating behaviors and interlaminar fracture surface were examined through an ooptical travelling scope and a scanning electron microscope. We found that abruptly unstable crack propagation called as stick-slip phenomena was observed. In addition, interlaminar fracture behaviors were affected on the location and the morphology of a crack tip as well as an interface region.