• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1335-1343
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• 2012

논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제38권2호
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• pp.101-109
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• 2002

본 논문에서 알루미늄 하니콤 샌드위치판 구조(AHSP)의 특성에 대해 해석한 결과는 다음과 같다. 1) AHSP의 H/T비가 낮아질수록 응력이 감소하며, 셀 크기(H)보다는 코어의 두께(T)가 두꺼워질수록 강도와 강성이 증가함을 알 수 있다. 2) AHSP 구조가 동일한 질량에서부터 증가하면서 EASP 구조에 비해 2.5～6.0배 정도의 높은 강도를 보이는 것을 알 수 있다. 3) AHSP의 면재의 두께변화는 AHSP 전체의 강성에 별로 영향을 미치지 못했으나, 심재의 두께가 증가할수록 단면 2차 모멘트의 값이 커지기 때문에 AHSP의 강성이 매우 커짐을 알 수 있다. 4) EASP보다 강성이 큰 AHSP의 고유진동수가 크며, 진동 모드 사이의 차도 커짐을 알 수 있다. 5) 비교연구 결과 AHSP 구조가 EASP 구조보다 적은 질량으로 훨씬 더 높은 강성을 갖는, AHSP 구조의 우수성이 입증된다. 따라서 중량경감이 가장 중요한 문제 중의 하나인 초고속선 및 대형선의 경우 AHSP 구조가 높은 굽힘강성을 갖고 다른 재료에 비해 상대적으로 적은 중량이 필요하므로 구조 재료로서의 적합성을 알 수 있다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.266-267
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• 2007

Sandwich sheet with inner structure is expected to find many applications because of high stiffness to mass ratio. In order to simulate forming of sandwich sheet with pyramid core, an effective simulation method is required. Compared to the expensive model using solid elements, cost effective model using simplified elements such as shells and beams is developed. By comparing two models in terms of the cost and accuracy for unit cell deformation, a developed model shows some advantages over the model using solid elements. Evolution of two kind of forming limits, face buckling and core buckling are successfully expressed by developed model. Developed model is also applied in the simulation of square cup drawing and L-type bending. The corresponding experiments are carried out. Deformation shape and wrinkling behavior are compared and discussed. It is found that simulation results using a developed model are in good agreement with experiments.

• 소성∙가공
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• 제19권7호
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• pp.411-415
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• 2010

A sandwich panel which is comprised of truss cores faced with solid face sheets is lightweight and multi-functional. So it is widely used to not only structural material but also heat transfer media in transportation field such as airplane, train and vessel. There are various core topologies such as pyramidal and tetrahedral truss, square honeycombs and kagome truss. The study focused on analytical approach to optimize compression and shear quality of the unit cell of PCM with pyramidal configuration. With various unit cell models which have the same core weight per unit area but different truss member angle, analytical solution for effective stress ($\bar{\sigma},\bar{\tau}$), peak stress ($\bar{\sigma}_{peak},\bar{\tau}_{peak}$) by yielding and buckling, relative density ($\bar{\rho}_c$) and effective stiffness ($\bar{E},\bar{G}$) have been computed and compared each other. With this approach, the most optimal core configuration was predicted. The result has become the efficient guidelines for the design of PCM core structure.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.42-50
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• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권8호
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• pp.76-83
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• 2010

Metallic sandwich panels with pyramidal truss structures are high-stiffness and high-strength materials with low weight. In particular, bulk structures have enough space for additional multi-functionalities. In this work, in order to fabricate 3-D structures efficiently, Layered Manufacturing Method (LMM) which was composed of three steps, including crimping process, stacking process and bonding process using rapid infrared brazing, was proposed. The joining time was drastically reduced by employing infrared brazing of which heating rate and cooling rate were faster than those of conventional furnace brazing. By controlling the initial cooling rate slowly, the bonding strength was improved up to the level of strength by conventional vacuum brazing. The observation of infrared brazed specimens by optical microscope and SEM showed no defect on the joining sections. The experiments of 1-layered pyramidal structures and 2-layered pyramidal structures subject to 3-point bending were conducted to determine structural advantages of multilayered structures. From the results, the multi-layered structure has superior mechanical properties to the single-layered structure.

• 한국철도학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.92-99
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• 2000

Composites are very useful material for light train carbody due to its high specific strength and lightweight characteristics. The composites, called 3-D board, are developed with a special stitching method. In this process, the glass fiber fabrics of skin material and foam core material are stitched together with glass fiber thread. The glass thread in Z-axis turns into FRP form. The conventional delamination problem can be solved with 3-D sandwich structure. In addition, with the lower density of foam, the weight of the panel and the operation expenses can be highly reduced. To evaluate the usefulness of the 3-D board, the double-deck light train carbody is studied. The stress analyses are carried out under various loads and boundary conditions with FEM Code, ANSYS. On comparing with the aluminum carbody, 3-D board carbody can be reduced by about 2 ton for the total weight of carbody.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권5호
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• pp.623-631
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• 2011

Metallic sandwich panels based on a truss core structure have been developed for a wide range of potential applications with their lightweight and multi-functionality. Structural performance of sandwich panels can be predicted from the studies on mechanical behavior of a unit cell of truss core structures. Analytical investigations on the unit cell provide approximated guidelines for the design of overall core structures for a specific application in short time. In this study, the effects of geometrical parameters on mechanical behavior of a pyramidal shape of unit cell were investigated with analytical models. The unit cell with truss member angle of 45 degree was considered as reference model and other models were designed to have the same weight and projected area but different truss member angle. All truss members were assumed to be connected with pin joint in analytical models. Under the assumptions, the equivalent strength and stiffness of the unit cell under compressive and shear loads were predicted and compared. And finally, the optimum core member angle to have maximum mechanical property could be calculated and verified with FE analysis results.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.74-82
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• 1999

폴리 우레탄 폼 코아 샌드위치 복합재료의 정적 및 피로 특성에 대하여 연구하였다. 유리 섬유강화 스킨과 중합의 폼 코아를 갖는 비스티칭, 스티칭, 스티프너의 세 종류 시편이 사용되었다. 특히 스티칭 샌드위치 구조는 두께 방향에 대하여 폴리에스터와 유리섬유를 꼬아서 부가적인 구조 보강이 코아의 상하 표면을 통하여 꿰멘 구조로 층간분리를 최소화하기 위해 샌드위치 구조 패널을 스티칭하여 만들고 수지는 수지의 유동 온도에서 수지의 낮은 점도 특성을 이용하여 스티칭 섬유에 침투시켜 함께 경화하였다. 스티칭 섬유가 $50{\times}50{\;}mm$의 간격으로 스티칭된 시편 및 스티프너 시편의 굽힘강도는 비스티칭 시편과 비교하여 각각 50%및 10배 이상으로 향상되었다. 최대 하중의 20%크기로 $10^6$ 피로 사이클을 받은 후, 비스티칭 시편의 굽힘 피로강도는 정적 굽힘강도와 비교하여 27%까지 감소되었고, 스티칭된 시편은 39%,그리고 스티프너에 의하여 보강된 시편은 20%정도 감소되었다. 폴리우레탄 폼 코아의 에이징 효과를 입증하기 위해, 피로 시험 후 샌드위치 시편의 표면 적층의 손상은 초음파 C-scan장비를 사용하여 검출하였다. 초음파 C-scan결과로부터 피로 시험동안 손상 받은 어떤 결함도 없었다 이는 피로 사이클동안 폼 코아 샌드위치 구조에 대한 굽힘강도의 감소는 폴리우레탄 폼이 에이징되어 발생하는 것을 의미한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권3호
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• pp.111-117
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• 2010

The repeated unit cell structure is applied to the composite, the carbon nano tube and sandwich panel. In this paper, a study on the stiffness of unit cell structure has been performed with the tube support plate of the steam generator. For this, repeated unit cell structure's equivalent elastic constant and poisson's ratio was evaluated through FEA and tests under the elastic range load. Also we evaluated the effect on the specimen size from results.