• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.87-90
• /
• 2001

In particle or short-fiber reinforced composites, cracking of the reinforcements is a significant damage mode because the broken reinforcements lose load carrying capacity. This paper deals with elastic stress distributions and load carrying capacity of intact and cracked ellipsoidal inhomogeneities. Three dimensional finite element analysis has been carried out on intact and broken ellipsoidal inhomogeneities in an infinite body under pure shear. For the intact inhomogeneity, as well known as Eshelby(1957) solution, the stress distribution is uniform in the inhomogeneity and non-uniform in the surrounding matrix. On the other hand, for the broken inhomogeneity, the stress in the region near crack surface is considerably released and the stress distribution becomes more complex. The average stress in the inhomogeneity represents its load carrying capacity, and the difference of average stresses between the intact and broken inhomogeneities indicates the loss of load carrying capacity due to cracking damage. The load carrying capacity of the broken inhomogeneity is expressed in terms of the average stress of the intact inhomogeneity and some coefficients. It is found that the broken inhomogeneity with higher aspect ratio still maintains higher load carrying capacity.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
• /
• pp.27-27
• /
• 2003

무가압침투법으로 제조된 부피분율 10~24% SiC, TiC, B$_4$C 탄화물 입자강화 7075 Al 합금 기지 복합재료의 건식 미끄럼 마멸거동을 강화입자의 종류, 크기 및 부피 분율을 변수로 연구하였다. 미끄럼 마멸 시험은 pin-on-disk 형태의 마멸 시험기를 사용하여, AISI 52100 베어링강을 상대재로 상온 대기 중에서 실시되었다. 마멸특성의 분석과 마멸기구의 규명을 위하여 마멸면과 마멸단면을 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 제조된 복합재료의 압축 시험을 통하여 측정된 항복강도와 가공경화지수는 서로 반비례하였고, 각 시편간의 경도 차는 크지 않았다. 마멸 시험결과, 크기 및 부피 분율이 7$\mu\textrm{m}$ !0%인 SiC 입자로 강화된 복합재료를 제외하고, 전체 복합재료 시편은 7075 Al 기지 합금에 비해 낮은 마멸 속도를 보였다. 10N 이하의 저하 중에서는 강화상의 종류와 상관없이 복합재료는 낮은 마멸 속도를 보였고, 25N 이상의 고하중에서는 TiC 입자강화 복합재료가 가장 낮은 마멸 속도를, SiC 입자강화 복합재료가 가장 높은 마멸 속도를 나타내었다. 강화 입자의 크기 및 부피 분율이 동일한 경우 SiC 입자로 강화된 복합재료가 가장 낮은 내마멸성을 나타내었다. 강화상의 크기 및 부피 분율이 증가함에 따라 미소 마멸에서 격렬 마멸로의 천이 하중이 증가하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제15권6호
• /
• pp.709-719
• /
• 2001

In particle or short-fiber reinforced composites, cracking of reinforcements is a significant damage mode because the cracked reinforcements lose carrying capacity. This paper deals with elastic stress distributions and load carrying capacity of intact and cracked ellipsoidal inhomogeneities. Three dimensional finite element analysis has been carried out on intact and cracked ellipsoidal inhomogeneities in an infinite body under uniaxial tension and pure shear. For the intact inhomogeneity, as well known as Eshelbys solution, the stress distribution is uniform in the inhomogeneity and nonuniform in the surrounding matrix. On the other hand, for the cracked inhomogeneity, the stress in the region near the crack surface is considerably released and the stress distribution becomes more complex. The average stress in the inhomogeneity represents its load carrying capacity, and the difference between the average stresses of the intact and cracked inhomogeneities indicates the loss of load carrying capacity due to cracking damage. The load carrying capacity of the cracked inhomogeneity is expressed in to cracking damage. The load carrying capacity of the cracked inhomogeneity is expressed in terms of the average stress of the intact inhomogeneity and some coefficients. It is found that a cracked inhomogeneity with high aspect ratio still maintains higher load carrying capacity.

• Restorative Dentistry and Endodontics
• /
• 제17권1호
• /
• pp.153-165
• /
• 1992

Dental composite resin is a kind of the particle - reinforced composite material, and is widely used in recent dental restoration of anterior and posterior tooth region. The purpose of this study was to investigate the fracture behaviour according to volume fractions and external findings of the filler particles for better interpretation of the fracture characteristics of posterior dental composite resins by analytic method of fracture mechanics. The plane strain fracture toughness($K_{IC}$) and Acoustic Emission were determined with three - point bending test using the single edge notch specimen according to the ASTM - E399, and its analyzed data was compared with filler volume fractions derived from the standard ashing test and scanning electron fractographs of each specimen including the unfilled experimental resin as a control. The results were that the value of fracture toughness of the composite resin material was in the range from 0.85 MPa$\sqrt{m}$ to 1.60 MPa$\sqrt{m}$ and was higher than the value of the unfilled experimental resin, and the fracture behaviours dervied from Acoustic Emission analysis show prominent differences according to the volume fraction and the size of filler particles used in each composite resin. The degree of resistance against crack propagation seems to be increase and the fractographs demonstrate the high degree of surface roughness and irregularity according with the increase of fracture toughness value.

• 폴리머
• /
• 제37권4호
• /
• pp.518-525
• /
• 2013

폴리프로필렌(PP)을 매트릭스로, 황산처리된 녹조류(SGA)를 보강재로 사용한 바이오복합재료(biocomposites)의 기계적 특성을 향상시키기 위해 그래핀(GNP)의 평균입자크기와 첨가량에 따른 SGA/GNP/PP 복합재료를 제조하고 그 특성을 분석하였다. GNP의 첨가량에 의해 굴곡강도 및 충격강도는 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 반면에, SGA와 GNP의 영향으로 인해 굴곡탄성률 및 저장탄성률은 크게 증가하였다. 평균입자크기가 $5{\mu}m$(GNP5)인 크기가 작은 GNP를 보강재로 사용하였을 경우 평균입자크기가 $15{\mu}m$(GNP15)인 GNP를 보강재로 사용한 복합재료와 비교하여 상대적으로 우수한 기계적 특성을 보였다. 이는 상대적으로 GNP5의 효과적인 분산에 기인한 것이다. 반면에, GNP5를 보강재로 사용한 복합재료의 열팽창에 대한 저항 특성은 GNP15와 비교하여 상대적으로 감소한 결과를 나타내었으며, 이는 열전도 특성이 우수한 GNP5가 상대적으로 넓고 고르게 분포되어있기 때문에 복합재료 전체에 열이 쉽게 전달되었기 때문으로 해석할 수 있었다. 결과적으로 SGA/GNP/PP 복합소재는 굴곡저항, 저장탄성률, 댐핑특성 등은 충분히 향상되어 범용 바이오컴포지트로 적용가능하였다.

• Elastomers and Composites
• /
• 제48권2호
• /
• pp.172-179
• /
• 2013

고분자 소재의 충격강도 증대를 위해 충격보강제를 이용하는 경우가 많다. 본 연구에서는 충격보강제가 함유된 나일론6에 대해서 충격보강 원리를 분석하고자 충격시험을 모사하였다. 이를 위해 나일론6에 포함된 충격보강제인 고무 첨가제의 모델링을 시도하였다. 모델링을 토대로 충격시험을 모사하고 충격시편 단면에서의 응력 분포 및 방향을 통해 충격강도 증대 원리를 관찰하였다. 시편 단면에서 충격보강제 유무에 따른 해석을 하여 비교하였고, 충격보강을 위해 사용되는 고무첨가제의 표면처리 여부에 따른 해석도 수행하여 응력을 비교하였다. 해석결과 노치에서 발생한 응력이 내부로 전파되면서 충격보강제 주변으로 경로가 바뀌면서 응력이 감소되는 현상이 나타났다. 특히 충격보강제를 함유한 시편에서 노치부 표면의 응력이 낮았다. 또한, 크랙이 발생하는 방향과 직각인 방향의 주 응력 크기도 충격보강제를 포함한 시편에서 낮게 나타났다. 이로 인해 크랙의 전파가 감소되고 충격강도가 증대되었다고 분석된다. 이러한 컴퓨터모사 방법은 복합재료의 물성 증대 원인을 파악하는데 활용할 수 있다고 판단된다.

• 대한치과보철학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.226-241
• /
• 2000

Recently a new generation of crown and bridge veneering resins containing submicron glass fillers was introduced. These ultrasmall particle hybrid composite materials distinguish themselves, compared with conventional microfill crown and bridge resins, through improved mechanical properties. It is claimed that these composites are suitable for metal free crowns and even bridges using fiber reinforcement. The purpose of this study was to evaluate the effect of thermal cycling on the tensile strength of the following veneering composites: Artglass(Heraeus Kulzer Co., Wehrheim, Germany), Estonia(Kuraray Co.. Japan), Sculpture(Jeneric Pentron Co., Wallingford, U.S.A.), and Targis(Ivoclar Co., Schaan Liechenstein). According to manufacturer's instructions, rectangular tensile test specimens measuring $1.5{\times}2.0{\times}4.5mm$ were made using a teflon mold. Whole specimens were divided into two groups. One group was dried in a desiccator at $25^{\circ}C$ for 10 days, and another group was subjected to thermal cycling($10,000{\times}$) in water($5/55^{\circ}C$). All test specimens were placed in a universal testing machine and loaded until fracture with a crosshead speed of 0.5mm/min. Weibull analysis and Tukey's test were used to analyze the data. The fracture surfaces of specimens were observed in SEM and the aliphatic C=C absorbance peak of Estenia and Targis resin was analyzed using Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy. Within the limitations imposed in this study, the following conclusions can be drawn: 1. Both in drying condition and thermal cycling condition, the highest tensile strength was observed in Estenia testing group(p<0.05). 2. The strength data were at to single-mode Weibull distribution, and the Weibull modulus of all veneering composite resin specimens increased after thermal cycling treatment. 3. After thermal cycling test, the highest tensile strength was observed in the Estenia group, and the lowest value was observed in the Targis group. The tensile strength values showed the significant differences between each group(p<0.05) 4. The aliphatic C=C absorbance peak of Estonia and Targis resin was decreased after light curing, and there was no distinct change after thermal cycling.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.178-184
• /
• 2017

이 연구에서는 PE 섬유를 사용한 고연성 시멘트 복합체에 대해 최대입경 4.75 mm의 일반모래(강모래)를 규사와 서로 다른 비율로 혼합하여 사용하였을 때, 그에 따른 고연성 시멘트 복합체의 인장거동 변화를 실험을 통해 살펴보고자 하였다. 유동성 평가 실험에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 압축강도는 평균압축강도에는 큰 차이가 없었으나, 편차의 크기가 강모래 치환율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 일축인장시험 결과에서는 강모래 치환율에 따른 인장강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장변형률 성능에서는 강모래 치환율이 증가함에 따라 향상되는 결과를 나타내었다. 강모래 치환율이 증가함에 따라 다중균열의 분포밀도가 증가하면서 인장변형률 성능의 향상된 것으로 보인다. 한편, 인장변형률 성능의 편차는 압축강도에서와 마찬가지로 강모래 치환율이 증가함에 따라 커지는 양상을 나타내었다. 이 연구를 통해 규사 대신 일반모래를 사용한 경우에도 고연성 시멘트 복합체의 인장거동의 변동성은 증가하지만, 규사를 사용한 고연성 시멘트 복합체와 비교할 때 등가 이상의 인장성능을 나타낼 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제35권3호
• /
• pp.201-215
• /
• 2022

본 연구에서는 초고온 환경에서 내화학성 및 열적 안정성이 우수한 지오폴리머 기반의 알루미노실리케이트 레진과 세라믹 섬유를 활용한, 목표주파수 X-band(8.2 GHz to 12.4 GHz)에서 전자파를 흡수하는 세라믹 복합재(Radar-absorbing ceramic composite, RACC)를 구현하였다. 주 성분이 FeSi인 판형 구조의 샌더스트 자성 입자를 분산시킨 알루미노실리케이트 레진은 목표 주파수 대역에서 자성 및 유전손실 특성을 발휘하였고, 입도와 무게분율별 유전특성을 Cole-Cole Plot으로 표현하였다. 샌더스트가 분산된 알루미노실리케이트 레진의 미세구조, 화학적 성분 및 결정, 자기 및 열적 특성 등을 분석하기 위해 SEM, EDS, VSM 및 TGA를 측정하였다. 샌더스트의 입도 크기 35 ㎛, 무게분율 40 wt.%를 분산시킨 레진의 유전손실 특성을 활용하여, X-band에서 약 1.51 GHz 대역폭에 대해 -10 dB 이하의 반사손실 성능을 발휘하는 단층형(t = 1.585 mm) RACC를 설계 및 제작하였다. 제작된 RACC의 초고온(25℃ to 1,000℃)에서 전자파 흡수 거동을 살피기 위해 개발된 초고온 환경 자유공간측정 장비를 활용하여 X-band 대역에서 그 성능을 검증하였다.

• Advanced Composite Materials
• /
• 제18권4호
• /
• pp.351-364
• /
• 2009

The thermal stability and elevated temperature mechanical properties of $SiC_P$/Al-11.7Fe-1.3V-1.7Si (Al-11.7Fe-1.3V-1.7Si reinforced with SiC particulates) composites sheets prepared by spray deposition (SD) $\rightarrow$ hot pressing $\rightarrow$ rolling process were investigated. The experimental results showed that the composite possessed high ${\sigma}_b$ (elevated temperature tensile strength), for instance, ${\sigma}_b$ was 315.8 MPa, which was tested at $315^{\circ}C$, meanwhile the figure was 232.6 MPa tested at $400^{\circ}C$, and the elongations were 2.5% and 1.4%, respectively. Furthermore, the composite sheets exhibited excellent thermal stability: the hardness showed no significant decline after annealing at $550^{\circ}C$ for 200 h or at $600^{\circ}C$ for 10 h. The good elevated temperature mechanical properties and excellent thermal stability should mainly be attributed to the formation of spherical ${\alpha}-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersed phase particulates in the aluminum matrix. Furthermore, the addition of SiC particles into the alloy is another important factor, which the following properties are responsible for. The resultant Si of the reaction between Al matrix and SiC particles diffused into Al matrix can stabilize ${\alpha}-Al_{12}(Fe,\;V)_3Si$ dispersed phase; in addition, the interface (Si layer) improved the wettability of Al/$SiC_P$, hence, elevated the bonding between them. Furthermore, the fine $Al_4C_3$ phase also strengthened the matrix as a dispersion-strengthened phase. Meanwhile, load is transferred from Al matrix to SiC particles, which increased the cooling rate of the melt droplets and improved the solution strengthening and dispersion strengthening.