• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.697-704
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• 2017

고성능 섬유보강 시멘트 복합체(High-Performance Fiber-Reinforced Cement Composites, HPFRCC)는 내구성 및 연성이 우수할 뿐만 아니라, 강도발현이 뛰어나 구조부재 적용 시 단면을 상당히 감소시켜 자중을 줄일 수 있는 재료로 관심을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 HPFRCC에 사용 가능한 다양한 강섬유 종류 및 강섬유의 특성에 따라 휨 실험을 수행하였으며, 휨 성능 분석을 통해 효율적인 섬유보강 방법을 모색하여 경제성을 향상시키고자 하였다. 따라서 보다 효율적인 섬유보강 방법을 찾기 위해 기존길이 13 mm 보다 긴 강섬유를 소성 변형시킨 갈고리형 강섬유, 비틀림 강섬유를 사용하여 섬유의 모양(shape), 형상비(aspect ratio) 혼입율에 대한 휨 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 실험결과 HPFRCC에 일자형태를 가지는 길이 19.5 mm의 강섬유를 1.5%만큼 혼입할 경우 기존에 많이 사용되고 있는 길이 13 mm의 일자형 강섬유를 2.0% 혼입하였을 때 보다 뛰어난 휨 성능을 나타내었다. 따라서 섬유량을 줄여줄 수 있기 때문에 보다 경제성이 우수한 강섬유 보강 HPFRCC를 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.146-152
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• 2001

프랙탈 기하는 재료의 파괴거동과 같은 자연계에 존재하는 불규칙한 현상을 비정수의 프랙탈 차원으로 정량화할 수 있다. 이런. 프랙탈 차원에 기초하면 프랙탈 도형은 도형의 일부를 확대하면 전체와 같아지는 자기상사성 특성을 지닌다. 프랙탈적 해석방법을 시멘트 복합체의 파괴시의 균열성장거동에 적용하여 복합체의 미세구조와 파괴거동과의 관계를 알아볼 수 있다. 본 연구의 목적은 시멘트 복합체의 파괴시 소산되는 에너지와 균열의 프랙탈 차원과의 관계를 알아보는데 있다. 시멘트 복합체의 파괴실험을 실시하여 파괴에너지를 측정한 후, 파괴시 형성된 균열형상의 프랙탈 차원을 박스계수법을 통해 산정하고 그 관계를 알아보았다. 실험결과 프랙탈 차원과 파괴에너지의 관계는 비례관계를 나타냈으며 파괴에너지에 대한 프랙탈 차원의 정량적 평가가 가능하다고 사료된다.

• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.7-13
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• 2014

대형구조물 설계 건설시 가장 큰 제약은 모든 건설재료에는 치수의 한계가 있다. 본 논문에서는 고전적인 보이론에 의하여 단순 지지된 비등방성 슬래브의 처짐값을 구한 후 그 값을 비교하였고, 특별 직교이방성 판이론에 의하여 콘크리트와 샌드위치 교량의 물성을 비교하여 그 결과에 따른 처짐비와 강성값을 비교하였다. 경계조건은 임의의 경계조건을 갖는 판에 대한 해석해가 없기 때문에 부득이하게 네변이 모두 단순지지 되었을 경우로 해석을 하였고 복합재료의 인장강도는 콘크리트나 강재보다 훨씬 높으므로 비교대상은 처짐으로 하였다. 즉, 철근콘크리트 슬래브보다 자중이 1/10이면서 처짐이 작은 몇 가지 형태의 샌드위치패널을 고려하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권3호
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• pp.439-447
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• 2020

This paper presents two sets of full three-dimensional thermoelastic finite element analyses of superimposed thermo-mechanically loaded Spar Wingskin Joints made with laminated Graphite Fiber Reinforced Plastic composites. The study emphasizes the influence of residual thermal stresses and material anisotropy on the inter-laminar delamination behavior of the joint structure. The delamination has been pre-embedded at the most likely location, i.e., in resin layer between the top and next ply of the fiber reinforced plastic laminated wingskin and near the spar overlap end. Multi-Point Constraint finite elements have been made use of at the vicinity of the delamination fronts. This helps in simulating the growth of the embedded delamination at both ends. The inter-laminar thermoelastic peel and shear stresses responsible for causing delamination damage due to a combined thermal and a static loading have been evaluated. Strain energy release rate components corresponding to the Mode I (opening), Mode II (sliding) and Mode III (tearing) of delamination are determined using the principle of Virtual Crack Closure Technique. These are seen to be different and non-self-similar at the two fronts of the embedded delamination. Residual stresses developed due to the thermoelastic anisotropy of the laminae are found to strongly influence the delamination onset and propagation characteristics, which have been reflected by the asymmetries in the nature of energy release rate plots and their significant variation along the delamination front.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.203-213
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• 2024

본 연구에서는 내열성, 화학적 안정성 등 다양한 특성으로 인해 산업 분야에서 자기감지, 균열 감지 등의 용도로 활용되고 있는 MWCNT를 활용하여 진행하였다. 하지만 MWCNT는 전기적 특성을 활용한 자기감지 및 스마트 센서에 대한 연구에 집중되어 있다. 또한, 연구자의 기술 및 장비의 차이로 인해 정량적 분산이 어렵고, 과도한 분산은 기계적 성능 저하로 이어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 일정 시간 초음파 분산과 분산 효과가 입증된 PCE 계면활성제를 활용하여 섬유보강 시멘트복합체 시험편을 제조하고, 각 시험편에 대해 강도 시험, 인발 시험, 직접 인장 시험을 수행하여 기계적 물성을 평가하였다. Micro-CT 촬영과 압축, 휨, 인장 강도 시험 결과 초음파 분산과 분산제를 사용한 시험체인 U-A0.5와 분산제만을 사용한 N-A0.5가 다른 시험체에 비해 높은 강도를 보이는 것을 확인하였으며 분산 방법에 따라 MWCNT의 분산 효율이 섬유보강 시멘트복합체의 기계적 성능 향상에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.922-927
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• 2006

There is a concern with worldwide deterioration of highway bridges, particularly reinforced concrete. The advantages of fibre reinforced plastic(FRP) composites over conventional materials motivate their use in highway bridges for replacement of structures. Recently, an FRP deck has been installed on a state highway, located in New York State, as an experimental project. In this paper, a systematic approach for analysis of this FRP deck bridge is presented. Multi-step linear numerical analyses have been performed using the finite element method to study the structural behavior and the possible failure mechanism of the FRP deck-superstructure system Deck's self-weight and ply orientations at the interface between steel girders and FRP deck are considered in this study. From this research, the results of the numerical analyses were corroborated with field test results. Analytical results reveal several potential failure mechanism for the FRP deck and truss bridge system The results presented in this study may be used to propose engineering design guideline for new and replacement FRP bridge deck structure.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.566-574
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• 2016

Fiber metal laminates, which are hybrid materials consisting of metal sheets and composite layers, have contributed to aerospace and automotive industries due to their reduced weight and improved damage tolerance characteristics. In this study, the impact performance of the laminates, which are comprised of a self-reinforced polypropylene and two aluminum sheets, and the pure aluminum alloy sheet material were investigated experimentally via numerical simulation. In order to compare the impact performance, the laminates and aluminum alloy were examined by assessing the impact force, energy time histories, and specific energy absorption. ABAQUS is a commercial software that is used to simulate the actual drop-weight tests. Based on this study, it is noted that the impact performance of the laminates was superior to that of the aluminum alloy. In addition, a good agreement between the experimental and numerical results can be achieved when the impact force and energy time histories from the experiments and the numerical simulations are compared.

• 접착 및 계면
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• 제10권2호
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• pp.90-97
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• 2009

세 가지의 다른 산처리를 한 단일 탄소섬유로 함침된 CNT-에폭시 나노복합재료는 전기-미세역학적 기술과 젖음성 시험법을 사용하여 분산과 자체-감지능을 조사하였다. 자체-감지능은 접촉저항의 노이즈가 산 처리되지 않은 CNT보다, 산 처리된 단일 탄소섬유 CNT-에폭시 나노복합재료가 다소 더 크게 나타났다. 반면에, 겉보기 강성도는 산 처리를 한 경우가 응력전달이 더 잘되어, 산처리 하지 않은 경우보다 더 컸다. 탄소섬유와 CNT-에폭시간의 계면전단강도는 CNT 첨가로 인하여 점도가 증가하기 때문에 탄소섬유와 순수 에폭시간의 경우보다 낮게 나타났다. CNT-에폭시 나노복합재료는 순수 에폭시보다 더 큰 소수성을 보여 주었다. 열역학적인 접착일은 계면전단강도와 대략 비례적인 관계를 보여주지만, 겉보기 강성도는 접착일과는 반비례를 나타내었다. 요구되는 물성에 따라서, 최대조건 대신에 최적의 산처리 조건이 필요로 할 것이다.

• 한국분말재료학회지
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• 제7권1호
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• pp.35-41
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• 2000

Al2O3$.$SiC particle was prepared was prepared by the self-propagting high temperature sYthesis(SHS) process from a mixture of SiO2, Al and C powders, The fabricated Al2O3$.$SiC particle was applied to 2024Al/(Al2O3$.$SiC)pcomposite as a reinforcement. Aluminum matix composites were fabricares by the powder extrusion method using the synthesized Al2O3$.$SiC particle and commercial 2024Al powder. Theoptimum preparation conditions for Al2O3$.$SiC partticle by SHS process were described. The influence of the Al2O3$.$SiC voiume fraction on the mechanical was composite was also discussed. Despite adiabatic temperature was about 2367K, SHs reaction was completed not by itself, but by using pre-heating. Mean particle size of final particle synthesized was 0.73 ${\mu}$m and most of the particle was smaller than 2${\mu}$m. Elastic modulus and tensile strength of the composite increased with increase the volume fraction of reinforcement but, tensile strength depreciated at 30 vol% of reinforcement.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.323-330
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• 2009

본 연구의 목적은 전기 저항 측정을 통한 탄소 섬유 강화 복합재의 파손 감지를 위한 효과적인 방법을 개발하는 것이다. 이를 위하여 복합재 적층판에 특정 파손을 인위적으로 모사하고 전기 저항의 변화와 모사된 파손과의 관계를 정립하려 하였다. 많은 량의 측정치를 효과적으로 처리하기 위하여 자동화된 측정 시스템을 개발하였다. 전기 저항 측정을 위하여 시편 표면에 전극을 제작하는 방법을 개발하였다. 쿠폰과 평판형태의 탄소 섬유 강화 복합재 적층 시편에 인위적인 파손을 부과하고 전기 저항을 측정하고 그 결과를 후처리하는 과정으로 파손을 검출하였다. 쿠폰 형태의 시편은 제작시에 다양한 크기의 테플론 필름을 삽입하여 층간 분리를 모사하였다. 전기 저항 측정 결과 층간 분리 크기가 증가함에 따라 전기 저항도 증가하는 경향을 보였으며, 이를 통해 층간 분리의 존재와 그 크기를 검출할 수 있음을 보였다. 평판 시편은 초기에는 인위적인 파손 없이 제작하여 전기저항을 측정하고, 이후 특정 위치에 원공을 뚫고 원공의 직경을 증가시켜 가며 전기저항의 변화를 관찰하였다. 실험에 사용한 평판은 각 변에 6개의 전극을 설치하여 총 24개의 전극을 갖도록 하였으며 수직, 수평, 대각선 방향의 전극간의 전기 저항을 측정하였다. 측정 결과는 탄소 섬유 강화 복합재 구조물의 파손 검출을 위하여 전기 저항 측정법의 가능성을 보였다.