• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.47-58
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• 2001

This paper describes applications of cure monitoring techniques by using embedded fiber optic strain sensors, which are extrinsic Fabry-Perot interoferometric (EFPI) and/or fiber Bra99 grating (FBG) sensors, to three kinds of molding methods of autoclave, FW and RTM molding methods. In these applications, internal strain of high-temperature curing resin was monitored by EFPI sensors. From theme experimental results, it was shown that strain caused by thermal shrink at cooling stage could be measured well. In addition, several specific matters to these molding methods were considered. As thor an autoclave molding of unidirectional FRP laminates, it was confirmed that off-axis strain of unidirectional FRP could be monitored by EFPI sensors. As for FW molding using room-temperature (RT) cured resin, it was found that the strain outputs from EFPI sensors represented curing shrinkage as well as thermal strain and the convergence meant finish of cure reaction. It was also shown that this curing shrinkage should be evaluated with consideration on logarithmic change in stiffness of matrix resin. As for a RTM melding, both EFPI and FBC sensors were employed to measure strain. The results showed that FBG sensors hale also good potential for strain monitoring at cooling stage, while the non-uniform thermal residual strain of textile affected the FBG spectrum after molding. This study has proven that embedded fiber optic strain sensors hale practical ability of cure monitoring of FRP. However, development of automatic installation methods of sensors remains as a problem to be solved for applications to practical products.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.291-297
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• 2008

일방향 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)의 고체입자 마식 거동을 다양한 충돌각도 (${\alpha}$), 속도 (V) 및 섬유 방향 (${\beta}$)에 대하여 연구하였다. 실험결과 30o 충돌각도에서 최대 마식률을 나타내었고, 마식률은 멱함수 법칙 $E{\propto}\;V^n$에 따라 충돌속도에 크게 의존하였다. 본 연구에서는 이상의 결과로부터 일방향 탄소섬유 강화 복합재료의 마식률을 충돌속도, 충돌각도 및 섬유방향 각도로부터 예측하는 방법을 제안하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권3호
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• pp.589-596
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• 2018

현대 사회에서 의식주 중에서 구조물이나 운송수단은 중요한 역할을 가진다. 만약 구조물이나 운송수단에 작은 크랙이라도 생기고 크랙이 진전되면 그 부품들이 파괴되어 큰 사고를 야기할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위한 본 연구에서는 크랙의 진전에 따른 파손 경향을 조사하기 위하여 시험편을 이용하였다. CT 시험편의 재질로는 요즘 각광받는 복합재료인 단방향 탄소섬유 강화플라스틱을 사용하였다. 시험편 모델은 단방향성 섬유로서 적층각도를 주었고 적층각도는 [60/-60/60/-60]순으로 지정하였다. 해석 조건으로는 하단부의 홀을 고정시킨후 상단부 홀을 15mm의 강제 변위를 가하였다. 본 연구 결과로는 구조용 강, 구리, 티타늄, 알루미늄 순으로 등가응력과 전단응력이 높게 나왔다. 이러한 결과는 이종재료로 만들어진 CT 시험편의 파손을 검증하는 데 유용하게 사용될 수 있다고 사료된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권6호
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• pp.566-576
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• 2003

Carbon-fiber reinforced plastics (CFRP) composite laminates often possess strong in-plane elastic anisotropy attributable to the fiber orientation and layup sequence. The layup orientation thus greatly influences its properties in a composite laminate. It could result in the part being rejected or discarded if the layup orientation of a ply is misaligned. A nondestructive technique would be very beneficial, which could be used to test the part after curing and to require less time than the optical test. In this paper, ultrasonic scanners were set out for different measurement modalities for acquiring ultrasonic signals as a function of in-plane azimuthal angle. The motorized scanner was built first for making transmission measurements using a pair of normal-incidence shear wave transducers. Another scanner was then built fer the acousto-ultrasonic configuration using contact transducers. A ply-by-ply vector decomposition model has been developed, simplified, and implemented for composite laminates fabricated from unidirectional plies. We have compared the test results with model data. It is found that strong agreement are shown between tests and the model developed in characterizing cured layups of the laminates.

• 수산해양기술연구
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• 제40권4호
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• pp.344-350
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• 2004

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인리스강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 복합재의 비마모율은 하중이 증가하면 N방향와 P방향에서는 증가하는 경향을 보이며,AP방향에서는 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (2) 복합재의 마찰계수는 하중이 증가하면 N방향과 AP방향에서는 하중 39.2N까지 증가하다가 그 이상의 하중에서는 감소되며 AP방향에서는 하중이 증가함에 따라 서서히 증가하며, 또한 그 값은 N방향에서 가장 크고, AP방향이 가장 적다. (3) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 하중의 효과는 다르며 마찰초반에 발생한 섬유에 의한 쟁기질과 섬유 굽힘 및 미소크랙에 의한 섬유 균열과 파괴에 따른 마모 메카니즘의 형태에 의한 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.73-80
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• 2008

본 논문에서는 RC 구조물의 보수 보강 공사에 적용되는 FRP 복합체의 역학적 특성치를 평가하기 위하여 각국에서 제안된 시험규격을 비교 분석하고, 시험편 형상 및 시험방법의 차이가 재료성능에 미치는 영향에 대한 실험적 검증을 통하여 표준화된 시험방법 및 평가기준을 도출하고자 하였다. 주 실험변수는 FRP 복합체의 종류, 시험편의 폭, 보강매수 및 가력속도로 설정하였다. 본 시험결과에 의하면, 최대 인장강도와 최소변동계수를 나타내는 인장 시험편의 폭은 FRP의 종류/직조방법에 따라 다르게 나타났으며, 특히 적층형으로 시공되는 FRP 복합체는 보강매수에 따른 인장강도의 저하현상이 관측되므로, 이를 적절히 고려할 수 있는 평가기준의 설정이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.20-30
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• 2001

본 연구는 적층각 및 적층구성이 다른 판형 복합재료의 충격 손상에 대하여 비파괴시험적 관점에서 고찰하였다. 연구를 위하여 직조 및 단일방향 프리프래그로 만든 두가지 형식의 복합재료에 낙하식 충격을 가한 후 비파괴검사를 수행하였다. 비파괴검사는 $ZnI_2$를 침투한 X-ray 검사 그리고 초음파 C-scan 검사를 수행하였고 결함의 종류에 따라 이들 검사에 대한 검출효과를 비교하였다. 그리고 두가지 형식의 복합재료 시험편에 대하여 충격 에너지별 결함의 발생정도를 비교하였다. 시험결과, 결함의 검출효과에 대하여서는 층간 분리 검출은 초음파 검사가 효과적이고 기지 크랙 및 섬유 파단은 침투제를 적용한 X-ray 검사가 효과적이었다. 그리고 적층각 및 적층구성에 따라 결함의 형상 및 발생정도에 상당한 차이가 있었으며, 충격 에너지가 증가할수록 기지 크랙, 층간 분리, 섬유 파단의 순으로 결함이 발생하였고 그 크기도 대체적으로 증가하는 경향을 보였다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.32-38
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• 2009

본 연구에서는 탄소, 케블라 및 탄소-케블라 하이브리드 등 4가지 소재로 제작된 원형튜브시편에 대한 에너지 흡수능력 및 파손모드를 평가하였다. 이를 위해, 본 연구에서 일방향 프리프레그를 이용해서 원형튜브 제작하고 10mm/min의 하중속도로 준정적 압축시험을 수행하였다. 시험을 통해 취성파괴모드로 압축되는 탄소/에폭시로 제작된 튜브가 가장 우수한 에너지 흡수 특성을 보인 반면, 좌굴에 의해 압축되는 케블라/에폭시 튜브가 가장 낮은 에너지 흡수특성을 보였다. 하이브리드 [$90_C/0_K$]튜브의 경우 국부좌굴모드에 의해 에너지를 흡수했으며 우수한 압축후 구조온전성 특성을 보였다. [$90_K/0_C$] 튜브의 경우 주 파손모드는 단층굽힘모드이고 압축후 구조온전성이 확보되지 못했다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.327-334
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• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권3호
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• pp.145-155
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• 2002

본 연구에서는 knitted glass fabric 강화 레진에 대한 치과보철소재로서의 적용가능성을 평가하기 위한 목적으로, 가장 높은 수준의 교합하중이 작용하게 되는 구치부 3본 고정성국소의치에 이 재료를 사용하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 우선 구치부3본 고정성국소의치에 대해 knitted glass fabric 강화 레진을 적용한 두 가지 설계 개념을 상정하였고, 각 설계형상에 대한 유한요소해석을 하였다. 강도 평가를 위해서75N의 생리적인 반복 수직 교합 하중 조건을 부여, 보철물에 유도되는 국소응력을 피로강도측면에서 고찰하였다. 각각의 설계에는 knitted glass fabric을 모재로 하고 보강재로 unidirectional 형의 glass 복합재가 사용되었다. 본 연구에서 개념설계 된 두 가지의 3본 고정성국소의치는 수직 교합 하중 75N 에 대해 충분한 강성과 강도를 가진 것으로 분석되었다. 가공치와 knitted caps사이의 연결 부위에서 국소적인 응력 집중이 관찰되었으나 그 크기는 재료의 피로강도 범위 이내였으며 국소적인 설계변경을 통하여 응력분포를 더욱 개선할 수 있을 것으로 추정하였다. 본 연구를 통해 knitted glass fabric 은 새로운 치과 보철 소재로서의 그 가능성이 기대된다.