• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1915-1926
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• 1995

The Fatigue characteristics of 8-harness satin woven CFRP composites with a circular hole are experimentally investigated under constant amplitude tension-tension loading. It is found in this study that the fatigue damage accumulation behavior is very random and history-independent, and the fatigue cumulative damage is linearly related with the mean number of cycles to a specified damage state. From these results, it is known that the fatigue characteristics of CFRP composites satisfy the basic assumptions of Markov chain theory and the parameter of Markov chain model can be determined only by mean and variance of fatigue lives. The predicted distribution of the fatigue cumulative damage using Markov chain model shows a good agreement with the test results. For the fatigue life distribution, Markov chain model makes similar accuracy to 2-parameter Weibull distribution function.

• 대한조선학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.248-254
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• 2015

The strength and fatigue life of Satin and Twill-woven CF/epoxy composite(CFRP) have been investigated. Damage mechanism fatigue method has been used to assess fatigue damage accumulation. It is based on measured residual stiffness and residual strength of carbon-fiber reinforced plastic(CFRP) laminates under cyclic loading. Fatigue damage evolution in composite laminates and predict fatigue life of the laminates were simulated by finite element analysis(FEA) method. The stress analysis was carried out in MSC patran/Nastran. A modified Hashin's failure criterion di rmfjapplied to predict the failure of the experimental data of fatigue life but a Ye-delamination criterion was ignored because of 2D modeling. Almost linear stiffness and strength degradation were observed during most of the fatigue process. These stress distribution data were adopted in the simulation to simulate fatigue behavior and estimate life of the laminates. From the results, the predicted fatigue life is more conservatively estimated than the experimental results.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.43-48
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• 2009

탄소부직포(CNWT)의 삽입에 의해 개선되는 층간파괴특성을 활용하기 위하여, CNWT의 무게에 대한 층간파괴인성값(GIC 및 GIIC)의 변화를 비교함으로써 CFRP적층판에 삽입되는 적절한 CNWT의 무게를 세안하고자 실험적으로 검토하였다. Mode I 및 Mode II 층간파괴인성값(GIC 및 GIIC)은 DCB 실험과 ENF 실험에 의하여 얻어졌으며, 6종류($8g/m^2,\;10g/m^2,\;12g/m^2,\;16g/m^2,\;20g/m^2$ 및 $24g/m^2$)의 CNWT가 각각 삽입된 6종류의 시험편들이 준비되었다. 6종류의 CNWT가 삽입된 시험편들에 대하여, 평균적인 GIC는 거의 비슷하였고 CFRP시험편과 비교하여 약간 감소하였다. 무게가 다른 CNWT가 삽입된 시험편들의 Mode II 층간파괴인성값(GIIC) 역시 서로 비슷하였으나, CFRP 시험편의 Mode II 층간파괴 인성값에 비해서는 약 2배 이상 게 증가하였다. 탄소부직포의 무게에 따른 층간과괴인성값(GIC 및 GIIC)들 사이에는 각별한 상관관계가 되이지 않았으며, CNWT의 삽입에 의해 개선되는 층간파괴특성을 활용하기 위해서는 6종류의 CNWT 중에 경제적이고 무게가 가벼운 $8g/m^2$의 CNWT를 선택하는 것이 바람직하다고 제안한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.497-502
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• 2013

본 논문에서는 종류가 다른 부직포가 삽입된 하이브리드 복합재료의 Mode I 층간파괴인성에 관한 연구를 수행하였다. Mode I 층간파괴인성값($J/m^2$)은 DCB실험에 의하여 얻어졌으며, 부직포를 삽입하지 않은 시편과 3종류의 부직포(8 $g/m^2$의 탄소부직포, 10 $g/m^2$의 유리부직포, 8 $g/m^2$의 폴리에스테르부직포)가 각각 삽입된 시험편에 대하여 실험을 수행하였다. 각 시험편들에 대한 Mode I 층간파괴인성값은 부직포를 삽입하지 않은 시편을 기준으로 탄소부직포를 삽입한 시편은 6.3% 감소하였고, 유리부직포를 삽입한 시편은 약 11.4% 감소한 반면 폴리에스테르부직포를 삽입한 시편은 약 69.4% 증가하였다. 폴리에스테르부직포는 탄소부직포에 비해 저렴하며 가볍고, Mode I 층간파괴인성값을 크게 증가시킴을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.69-75
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• 2018

본 연구에서는 직물 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 직교 격자 형상으로 적층한 패널 구조를 제안하고, 기계적 특성에 대한 분석 및 연구를 수행하였다. 프리프레그를 재단하여 적층하는 방식으로 직교 격자 구조를 제작하였으며, 하부의 적층판과 오토클레이브 공정 일체 성형을 통해 격자 패널 구조를 제작하였다. 본 연구에서는 인장, 압축, 전단, 굽힘 하중을 부가하여 제안된 격자 패널 구조의 거동을 확인하였으며, 이러한 시험을 통해 본 직교 격자 구조물의 강성 증가 효과를 입증하였다. 또한, 유한요소해석 모델을 구축하여 시험 결과와 비교하였으며, 이를 통해 시험과 해석의 타당성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.106-114
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• 2022

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 우수한 비강도 및 비강성으로 인하여 항공산업에서 널리 사용되고 있다. CFRP는 대부분 탄소섬유나 프리프레그를 적층한 구조로 사용되고 있으며, 이러한 구조는 박리가 발생할 수 있다는 치명적인 단점이 있다. 이는 보통 두께방향 섬유의 부재에서 기인한다. 본 연구에서는 탄소섬유가 세 방향으로 직조된 3차원 탄소섬유 프리폼 및 이를 적용한 항공기 날개 단위구조체를 제조하였다. 단위구조체는 항공기 날개의 핵심 요소인 스킨, 스트링거, 리브로 구성되며 수지 이송 성형공정을 이용하여 제조하였다. 압축시험을 통하여 기존의 적층형 구조물과 비교한 결과, 3차원 프리폼은 구조물의 박리예방 뿐만 아니라 강도향상에도 효과적임을 보여 주었으며, 이는 3D 프리폼 구조물이 박리 예방을 필요로 하는 다양한 분야, 특히 항공 분야에서 널리 사용될 수 있음을 의미한다.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권3호
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• pp.250-258
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• 2014

Due to recent industrial growth and development, there has been a high demand for light and highly durable materials. Therefore, a variety of new materials has been developed. These new materials include carbon fiber reinforced plastic (CFRP or CRP), which is a wear-, fatigue-, heat-, and corrosion-resistant material. Because of its advantageous properties, CFRP is widely used in diverse fields including sporting goods, electronic parts, and medical supplies, as well as aerospace, automobile, and ship materials. However, this new material has several problems, such as delamination around the inlet and outlet holes at drilling, fiber separation, and tearing on the drilled surface. Moreover, drill chips having a fine particulate shape are harmful to the work environment and engineers' health. In fact, they deeply penetrate into machine tools, causing the reduction of lifespan and performance degradation. In this study, CFRP woven and unidirectional prepregs were formed at $45^{\circ}$ and $90^{\circ}$, respectively, in terms of orientation angle. Using a high-speed steel drill and a TiAIN-coated drill, the two materials were tested in three categories: cutting force with respect to RPM and feed speed; shape changes around the input and outlet holes; and the shape of drill chips.