• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.83-87
• /
• 2004

In this work, the cure cycle of co-cured metal/composite structure was investigated to decrease fabricating thermal residual stresses between the metal and the composite material. DSC (Differential scanning calorimetry) experiment and static lap shear test of co-cured aluminum/composite double lap joint as well as the curvature experiment of co-cured steel/composite strip were performed to investigate the effect of curing cycle on the thermal residual stress of co-cured hybrid structures. From the experiments, it was found that post curing method after abrupt cooling of co-cured aluminum/composite hybrid structure at certain point of degree of cure during curing process could eliminate fabricating the thermal residual stresses.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.157-164
• /
• 2003

The pulse-echo method is one of the most widely used ultrasonic techniques for application of nondestructive evaluation. Particularly, quantitative nondestructive evaluation of defects has been considered more important to assure the reliability and the safety of structure. Frequency energy in adhesive joints is based on the ultrasonic wave analysis. The attenuation coefficient upon wave amplitude and the frequency energy that is expressed in the term of wave pressure amplitude were utilized for the primary wave experiment. By means of a control experiment, it was confirmed that the variation of the frequency energy in adhesive joints depends on transition by stress variation. In this paper, the ultrasonic characteristics were measured for single lap joint and Double Cantilever Beam specimen with different fracture modes that was subjected to stress. Consequently, the data that was obtained from the adhesive specimen was analytically compared to the fracture mechanics parameter

• Composites Research
• /
• 제26권2호
• /
• pp.129-134
• /
• 2013

극저온 환경에 노출되는 구조체의 접착조인트의 경우 피접착물과 접착물 사이에서 열팽창계수 차이로 인해 계면에서 잔류응력이 발생하게 되는데 이에 의해 접착조인트 내부에 미소균열, 층간분리 등의 형태로 파손이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 높은 비강성, 낮은 열팽창계수의 특성을 지닌 메타 아라미드 섬유를 에폭시 기지재의 보강재로 사용하였다. 표면처리 공정을 간소화하기 위해 전기방사법의 고분자 혼합법(polymer blend method)으로 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 제조하였다. 극저온 환경에서 계면특성이 향상된 코어-쉘 구조의 나노섬유를 보강한 에폭시 접착제의 전단물성을 확인하기 위해 환경챔버를 이용하여 $-150^{\circ}C$의 저온에서 단일 겹치기 실험(single lap joint test)을 진행하였다. 또한, DCB(double cantilever beam) 실험을 통해 파괴인성을 측정하였다. 그 결과, 극저온에서 일반 메타 아라미드 나노섬유에 비해 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 보강한 접착제 시편이 우수한 계면특성으로 인해 물성이 크게 향상되었음을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제26권2호
• /
• pp.91-98
• /
• 2013

복합재 이중-겹침 볼트 체결부의 파손을 예측하기 위해 손상계수를 고려한 강성저하 방법과 Hashin의 3차원 파손판정식에 근거한 3차원 유한요소해석 방법을 제안하였다. 기지 혹은 면내(In-plane) 전단 손상을 고려하기 위해 손상변수를 이용하는 Ladeveze 이론을 섬유방향 강성저하와 연계하여 사용하였고, 수지 압축/전단, 수지 인장/전단, 섬유압축, 섬유 인장 등 4가지 파손모드를 고려하였다. 상업용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 마찰력과 볼트 체결력을 고려하였고, 강성저하모델 처리를 위해 ABAQUS의 사용자 정의 부프로그램을 이용하였다. 제안된 유한요소해석 방법을 검증하기 위해 복합재 이중겹침 볼트 체결부 시험 결과와 파손강도를 비교한 결과 7~16% 오차를 보임을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제29권3호
• /
• pp.117-124
• /
• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제72권5호
• /
• pp.557-568
• /
• 2019

Accurate modeling of contact interface in bolted joints is crucial in predicting the dynamic behavior for bolted assemblies under external load. This paper presents a contact pressure distribution based non-uniform virtual material method to describe the joint interface of assembly structure, which is connected by sparsely distributed multi-bolts. Firstly, the contact pressure distribution of bolted joints is obtained by the nonlinear static analysis in the finite element software ANSYS. The contact surface around bolt hole is divided into several sub-layers, and contact pressure in each sub-layer is thought to be evenly. Then, considering multi-asperity contact at the micro perspective, the relationship between contact pressure and interfacial virtual material parameters for each sub-layer is established by using the fractal contact theory. Finally, an experimental platform for the dynamic characteristics testing of a beam lap structure with double-bolted joint is constructed to validate the efficiency of proposed method. It is found that the theoretical results are in good agreement with experimental results by impact response in both time- and frequency-domain, and the relative errors of the first four natural frequencies are less than 1%. Furthermore, the presented model is used to examine the effect of rough contact surface on dynamic characteristics of bolted joint.

• Composites Research
• /
• 제20권5호
• /
• pp.34-42
• /
• 2007

본 논문에서는 탄소 복합재와 알루미늄으로 구성된 이종재료 단일겹침 접착 체결부에서, 파손하중에 영향을 미치는 주요인자들의 효과를 실험적으로 연구하였다. 실험을 위해 접착압력 4가지(2, 3, 4, 6기압), 겹침길이 6가지(15, 20, 25, 30, 35, 40 mm), 모재 두께 2가지(1.58, 3.01 mm)에 대한 시편 총 66개를 제작하였다. 실험 결과 접착제 FM73에 대해 제작사에서 제시한 접착압력은 약 3기압이었지만 본 연구에서 사용한 이종재료 접착의 경우, 최소 4기압 이상의 접착압력이 필요함을 확인하였다. 겹침길이를 증가시킬 경우 파손하중이 증가하지만 접착부의 폭과 길이의 비가 1을 넘어갈 경우 접착강도 즉 단위 접착면적당의 파손하중의 증가는 크지 않았다. 모재의 두께도 접착부 파손하중 및 강도에 큰 영향을 미쳤으며 모재의 두께가 약 2배로 증가할 때 접착강도는 $12{\sim}32%$까지 증가하였다. 접착부의 파손은 대부분 복합재 모재의 층간분리 형태로 발생하였으며, 접착압력이 높아질수록, 접착길이가 길어질수록 층간분리가 발생하는 위치가 적층판 내부로 깊게 확대되는 경향이 있다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.79-85
• /
• 1996

복합 재료의 single-lap 및 double-strap adhesive bonding joint 시험편에서 피로 및 인장시험시 방출되는 AE 신호의 분석에 의한 피로 수명 예측 및 파괴 과정의 감시에 대한 연구를 수행하였다. Bonding 시험편의 피로시험시 AE event의 발생양상은 피로에 의해 축적된 elastic strain energy의 방출과 관계되며, peak amplitude가 높고 event duration이 긴 event의 발생 영역과 peak amplitude가 낮고 event duration이 짧으나 많은 event가 발생되는 영역으로 나눌 수 있었다. 그리고 두 영역 사이의 경계 cycle은 피로 수명의 70-80% 근방에 존재하였으며, 이를 이용한다면 피로 수명의 예측이 가능하리라 판단된다.

• 한국재료학회지
• /
• 제9권7호
• /
• pp.747-752
• /
• 1999

Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-lZn Eoa납과 Cu기판과의 계면반응 및 접합특성에 관하여 검토하였다. Eoa납과 Cu기판이 접합된 시편은 $100^{\circ}C$와 $160^{\circ}C$에서 60일간 열처리하였으며, 전단하중을 가하여 강도를 측정하였다. $150^{\circ}C$에서 열처리에 따른 계면반응층의 두게는 Sn-3.5Ag/Cu계면이 Sn-3.5A9-IZn/Cu계면보다 빠르게 성장하였으며, 반응생성물 성장은$ t_{1/2}$에 비례하여 체적 확산 경향을 나타냈다. 계면 반응생성물은 Sn-3.5Ag/Cu계면의 경우 $Cu_{6}Sn_{5}$상이 형성되었고, $Ag_3Sn$상은 반응층 내부 및 반응층과 땜납의 계면에 석출하였으며, Zn을 첨가한 경우에는 계면에 $Cu_{6}Sn_{5}$ 상과 함께 $Cu_{5}Zn_{8}$상이 형성되었다. 땜납/기판의 전단강도는 Sn-3.5Ag합금에 Zn을 1% 첨가하면 증가하였으며, 열처리를 한 경우에는 감소하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권4호
• /
• pp.254-260
• /
• 2017

본 논문에서는 알루미늄과 복합재료에 대한 이종소재 접합면의 성형안전성을 위해 일정한 두께를 확보할 수 있는 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm bead의 적용 방법과 물성변화에 대해 연구하였고, 이를 검증하기 위해 더블랩 시험과 FEM 시뮬레이션으로 접착제의 두께에 따라 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, 접착제에 bead의 양을 1% 이상 함량이 증가함에 따라 접착 소재의 강도가 높아지고 신율이 감소함을 확인하였고, bead의 크기가 커질수록, 강성은 낮아지고, 신율은 증가함을 확인하였다.