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Composites Research(구 한국복합재료학회지)검색


  • - 주제 : 공학분야 > 재료공학
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 격월
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : -
  • - ISSN : 2288-2103
  • - 간행물명 변경 사항 :
논문제목
수록 범위 : 16권 5호 (2003)

논문 : 파괴면적지수법을 이용한 복합재료 기계적 체결부의 강도평가에 관한 연구

전영준 ( Jeon Yeong Jun ) , 최진호 ( Choe Jin Ho ) , 권진회 ( Kwon Jin Hoe )
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복합재료의 사용이 일반화되면서 복합재료 구조물의 효율성은 복합재료 구조자체 보다는 복합재료 체결부에 의해서 결정되기 때문에 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구분야가 되고 있다. 본 논문에서는 체결부의 형상변화 및 적층순서의 변화에 따른 파손하중을 파괴면적지수법에 의한 수치적인 예측과 실험치를 비교하여 파괴면적지수법의 유용성을 검토하였다. 11 cases에 대해서 파괴면적지수법에 의한 예측하중은 측정된 파손하중과 최대 9.96%내의 오차를 가짐을 볼 수 있었다.

논문 : 등가 물성을 이용한 두꺼운 복합재 로터 허브 시스템의 구조 해석

임상민 ( Im Sang Min ) , 이상기 ( Lee Sang Gi ) , 박훈철 ( Park Hun Cheol ) , 윤광준 ( Yun Gwang Jun ) , 이명규 ( Lee Myeong Gyu ) , 김덕관 ( Kim Deog Gwan ) , 홍단비 ( Hong Dan Bi ) , ( Yanti Rachmadini )
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두꺼운 복합재료 구조물의 유한 요소 모델링은 상당히 복잡하다. 일반적인 2차원 유한요소로 모델링 하면 3차원 응력의 영향을 받는 두꺼운 복합재료 구조물의 정확한 해석이 곤란하다. 그러므로 3차원 모델링을 할 수밖에 없으나 이 또한 구조물의 모든 층이 다른 재료 물성치와 다른 적층방향으로 적층되는 경우에는 모델링이 어렵다. 이 논문에서는 등가 물성 모델링 기법을 제안하고, 두꺼운 복합재료 구조물 해석에 수치적 실험을 하였다. 재료와 적층 방향이 같은 층을 그룹화하여 두께 방향의 요소 수를 현저히 감소시켰지만 결과는 상세한 유한요소 모델로 계산한 결과와 충분히 근접했다. 해석과 모델링에는 MSC/NASTRAN과 PATRAN을 사용하였다. 제안된 모델링 기법은 한국항공우주연구원(KARI)에서 설계된 복합재료 로터 허브 시스템 해석에 적용되었다. 제안된 등가 모델링 기술을 이용하여, 쉬운 모델링과 계산시간을 감소시키면서 허브 시스템의 응력 해석과 각 부분의 안전 계수 점검을 수행하였다.

논문 : 표면 손상을 입은 적충판의 강도 예측 및 분석

최덕현 ( Choe Deog Hyeon ) , 황운봉 ( Hwang Un Bong )
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본 논문에서는 표면 손상을 입은 적충판의 파괴 강도를 결함이 없는 적충판의 파괴 강도와 결함이 있는 적충판의 파괴 강도를 이용하여 예측하였다. 이를 위해 고전 적충판 이론을 적용하여 적충판의 파괴 강도식을 단순화했으며 이를 표면 손상을 입은 적충판에 적용하였다. 단순화한 적충판의 파괴 강도 이론식의 검증을 위해 Lagace와 Tsai의 논문에서 측정한 데이터를 이용하였다. 또한 표면 손상을 입은 적충판의 파괴 강도 예측식의 검증을 위해 실험을 수행하였다. 실험을 위해 표면 결함이 없는 적충판과 표면 결함이 있는 적충판을 제작하여 실험하였으며 이 결과를 예측식과 비교하였다. 시편의 섬유 방향은 인장 방향과 같은 방향으로 제작되었으며, 예측식과 실험 결과는 잘 일치하였다. 따라서 본 논문에서 예측한 표면 결함이 있는 적충판의 파괴 강도 예측식을 이용하여 복합재료가 사용되는 구조물이 표면손상이 되었을 때 이 구조물의 파괴 강도를 예측할 수 있을 것이다.

논문 : 균열이 있는 기능경사 압전 세라믹의 충격 특성에 관한 연구

신정우 ( Sin Jeong U ) , 김태욱 ( Kim Tae Ug ) , 김성찬 ( Kim Seong Chan )
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선형 압전 이론(theory of linear piezoelectricity)을 이용하여 면외전단 충격(anti-plane shear impact)을 받는 기능경사 압전 세라믹(functionally graded piezoelectric ceramic)의 중앙에 존재하는 균열(central crack)의 동적 응답에 대해 연구한다. 기능경사 압전재료의 물성치(material property)는 두께방향을 따라 연속적으로 변한다고 가정한다. 라플라스 변환(Laplace transform)과 푸리에 변환(Fourier transform)을 사용하여 두 쌍의 복합적분 방정식을 구성하며, 이를 제2종 Fredholm 적분 방정식(Fredholm integral equations of the second kind)으로 표현한다. 재료 물성치의 변화도(gradient of material properties)와 전기하중(electric loading)의 영향을 보기 위해 동응력세기계수(dynamic stress intensity factor)에 대한 수치 결과를 제시하였다.

논문 : 직교이방성판의 좌굴강도를 구하기 위한 근사식의 개발

정재호 ( Jeong Jae Ho ) , 윤순종 ( Yun Sun Jong ) , 유성근 ( Yu Seong Geun )
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본 연구는 면내 선형분포하중이 작용하는 직교이방성판의 좌굴거동에 관한 것으로서, 하중이 재하된 두 변은 단순지지되어 있으며 하중이 재하되지 않은 두 변은 회전에 대해 탄성구속된 경계조건을 포함하여 다양한 경계조건을 갖는 직교이방성판의 좌굴해석식을 정밀해법을 사용하여 유도하였다. 좌굴해석 수행 결과를 사용하여 하중이 재하되지 않은 두 변이 특정 경계조건인 경우를 포함하여 회전에 대해 탄성구속된 판의 좌굴해석을 위한 근사식을 판의 형상비와 탄성구속 정도를 나타내는 계수 및 재료의 성질의 함수로 제시하였다. 제시된 근사식을 사용할 경우 재료의 성질과 판의 형상비 및 하중이 재하되지 않은 변의 탄성구속정도를 알면 단순계산으로 직교이방성판의 좌굴해석을 수행할 수 있도록 하였다. 여러 가지 직교이방성 재료에 대해 근사식에 의한 해석결과와 정밀해법에 의한 해석결과를 비교한 결과 1.5% 미만의 차를 나타냈었다.
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복합재료에 삽입된 점탄성 재료는 복합재구조물의 감쇠물성을 크게 증가시킨다. 일반적으로 점탄성 재료는 동방성이므로 모든 방향의 감쇠물성이 동일하다. 최근 재료의 방향에 따라 감쇠물성이 변하는 이방성 감쇠재료의 개발이 요구되고 있다. 이방성 감쇠재료는 점탄성 재료 내부에 얇은 섬유를 삽입하여 제작한다. 삽입된 섬유는 댐핑재료의 강성에 큰 영향을 주며 강성은 고전 적충판 이론을 따르게 된다. 본 논문에서는 Ni와 Adams의 이론을 이용하여 손실계수를 평가하였다. 그리고 방향성 있는 감쇠재료의 영향을 평가하기위해 저속충격 거동해석을 수행하였다. 해석결과로부터 방향성 있는 감쇠재료는 복합적충판의 진동 및 감쇠특성에 큰 영향을 줌을 보였다.

논문 : 복합재료 Single-Lap 본딩 조인트의 파괴 특성에 대한 실험 및 수치해석 연구

김광수 ( Kim Gwang Su ) , 박재성 ( Park Jae Seong ) , 장영순 ( Jang Yeong Sun ) , 이영무 ( Lee Yeong Mu )
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본 논문에서는 이차 본딩으로 접착된 복합재료-복합재료 Single-Lap 조인트 시편에 대해 인장 시험 및 수치해석을 통해 그 파손 특성을 조사하였다. 시편시험에서는 시험 중에 CCD 카메라 및 AE 센서를 이용해 초기 균열의 발생 및 진전양상에 대한 시험적인 관찰을 수행하였다. 시편에 대해 기하비선형 유한요소해석 및 VCCT(Virtual Crack Closure Technique) 기법을 이용해 시편의 거동 및 변형율에너지방출률을 계산하고 세 가지 관찰된 초기 균열 모드에 대해 파손강도를 계산하였다. 인장시험에서 초기 균열은 모서리 계면 균열, 측면 계면 균열 및 충간 분리 균열의 세 가지 형태로 최종 파손의 60~90% 하중에서 발생하였다. 주된 파손 모드는 접착제 계면 파손(adhesive failure) 및 적층판의 첫 번째 및 두 번째의 충간 분리 파손이었다. 두꺼운 접착제 충을 갖는 시편들은 초기균열이 낮은 하중에서 발생하였지만 균열진전에 대한 저항성 및 파손하중은 높게 나타났다. 충간분리파손은 주로 두꺼운 접착제의 경우에 발생하였다. 세 가지 초기 균열 모드에 대해 변형률에너지방출률은 Mode Ⅰ의 G값이 Mode Ⅱ의 G값보다 크게 계산되었다. Mode Ⅰ 및 전체 G값은 측면 계면 균열, 모서리 계면 균열, 충간분리 균열의 순서로 크게 계산되었다.

특집 : (주) 케이피아이 및 부설 연구소 소개

김영근 ( Kim Yeong Geun )
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