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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 : 27권 6호 (2014)

Paper : Evolutionary Shape Optimization of Flexbeam Sections of a Bearingless Helicopter Rotor

( Manoj Kumar Dhadwal ) , ( Sung Nam Jung ) , ( Tae Joo Kim )
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The shape optimization of composite flexbeam sections of a bearingless helicopter rotor is studied usinga finite element (FE) sectional analysis integrated with an efficient evolutionary optimization algorithm called particleswarm assisted genetic algorithm (PSGA). The sectional optimization framework is developed by automating theprocesses for geometry and mesh generation, and the sectional analysis to compute the elastic and inertial properties. Several section shapes are explored, modeled using quadratic B-splines with control points as design variables, througha multiobjective design optimization aiming minimum torsional stiffness, lag bending stiffness, and sectional masswhile maximizing the critical strength ratio. The constraints are imposed on the mass, stiffnesses, and critical strengthratio corresponding to multiple design load cases. The optimal results reveal a simpler and better feasible section withdouble-H shape compared to the triple-H shape of the baseline where reductions of 9.46%, 67.44% and 30% each arereported in torsional stiffness, lag bending stiffness, and sectional mass, respectively, with critical strength ratio greaterthan 1.5.

굽힘 하중을 받는 복합재 기계적 체결부의 강도예측에 관한 연구

백설 ( Seol Baek ) , 강경탁 ( Kyung Tak Kang ) , 이진아 ( Jin A Lee ) , 전흥재 ( Heoung Jae Chun )
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본 논문에서는 특성길이 및 특성 곡선 방법을 굽힘 하중 상태의 복합재 기계적 체결부에 적용하여 강도를 예측하는 연구를 수행하였다. 선행 연구들이 특성길이 및 특성 곡선 방법을 인장과 압축 하중에만 적용한 것과 달리 본 연구에서는 굽힘 하중에 적용하고 그 가능성을 확인했다. 체결부 파손 해석을 위해 ABAQUS를 사용하여 핀과 모재의 접촉 및 마찰을 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 해석결과를 이용하여 얻은 특성 곡선상에서Tsai-Wu 이론을 적용하여 파손 및 파단 양상을 예측하였다. 또한 복합재 시편에 굽힘 하중을 가해 파손하중을 알아보는 실험을 통해 검증한 결과 해석으로 얻은 복합재 체결부의 파손하중이 실험 결과와 매우 잘 일치함을 확인하였다. 결론적으로 특성길이 및 특성 곡선 방법이 굽힘 하중 상태의 복합재 기계적 체결부의 강도를 비교적 잘예측할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

손상감지용 CNT 나노복합재료의 손상 감지능 및 보강효과 연구

권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 최진영 ( Jin Young Choi ) , 신평수 ( Pyeong Su Shin ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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탄소나노튜브(CNT)의 물성은 고분자재료의 기계적, 전도성, 열적 물성을 향상시켜주기 때문에 많은 분야에서 소재개발을 진행 중이다. 본 연구에서는 사전에 CNT 10 wt% 페이스트를 제조하여 나노입자에 대한 분산도와 나노복합재료 생산성을 높일 수 있는 기초 재료를 제조하였다. 제조된 CNT 10 wt% 페이스트를 이용하여 손상감지용 CNT 나노복합재료를 제조하여 균열에 대한 손상감지능과 균열 보강효과에 대한 영향을 연구하였다. CNT10 wt% 페이스트를 이용하여 제조된 CNT 1 wt% 나노복합재는 일반 CNT 파우더를 이용하여 CNT 1 wt% 나노복합재료를 제조하였을 경우보다 인장과 굴곡물성이 높음을 확인하였다. CF30wt%/PP에 인위적인 균열을 제조하고, 균열부위에 CNT 나노복합재료를 보강하여 균열 및 파괴 발생 감지능을 균열크기에 따라 전기저항 측정법과 인장물성평가를 통해 분석하였다. CNT 나노복합재료를 균열 부위에 보강하여 CF30wt%/PP의 인장물성을 분석하였을경우, 균열보강효과가 있었다. 균열크기가 증가함에 따라 CNT 나노복합재료의 보강효과의 증가되었다. 이는 CNT나노복합재료와 CF30wt%/PP간의 접착면 증가로 균열전파를 지연하기 때문이다. CNT 나노복합재료의 손상감지능에 대해서는 전기저항 평가법으로 분석하였으며, 접착면에서의 분리로 인해 CNT 나노복합재료에 충격이 가해져 높은 전기저항 증가구간을 확인하였다. 손상감지용 CNT 나노복합재료의 균열방지효과와 손상감지에 대한 전기저항 평가법의 가능성을 확인하였다.

Paper : Design and Fabrication of Stratified Microwave Absorbing StructureConsisted of Glass/Epoxy - Resistive Sheet - Foam

( Won Ho Choi ) , ( Jae Hwan Shin ) , ( Tae Hoon Song ) , ( Won Jun Lee ) , ( Chun Gon Kim )
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In this study, a novel microwave absorber which consists of a structural part, a resistive sheet, and a lowdielectric layer is proposed. Unlike the conventional Salisbury screen, a newly proposed absorber is capable of a rangeof absorbing performance, from narrowband to broadband. In the case of the narrowband absorber, the fabricatedabsorber with optimized design parameters has a strong resonance at 9.25 GHz and reflection loss of .44 dB withsatisfying the .10 dB absorption in whole X-band (8.2 GHz~12.4 GHz). For the broadband absorber design, thereflectivity was minimized in the considered frequency ranges. The designed absorber showed two weak resonancesnear 6.5 GHz and 16.5 GHz and satisfied the .10 dB absorption from C-band to Ku-band (4 GHz~18 GHz). Themeasured reflection loss of fabricated absorber was well matched with simulation results, though the measurement wasonly performed on X-band. For the Salisbury screen to be capable of broadband absorption, it should be stackedmultiply in a structure known as the Jaumann absorber. However, for the microwave absorber presented here,broadband as well as narrowband capabilities can be implemented without a change of the structure.

성형툴의 상태에 따른 탄소섬유강화 복합재 구조물의 변형 예측

성수환 ( Su Hwan Sung ) , 김위대 ( Wie Dae Kim )
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오토클레이브 성형은 성형제품의 품질은 우수하나 생산비용이 비싸다는 단점이 있다. 생산비용 중에서도큰 비중을 차지하는 것이 성형툴의 제작공정이다. 따라서 본 연구에서는 생산비용 절감을 위한 선행 연구로서 성형툴의 재질 및 표면상태에 따라 L-shape 제품의 성형후 Spring-in을 Abaqus user subroutine을 이용하여 계산하였고, 열팽창계수와 마찰계수에 따른 결과를 나타내었다. 또한 성형툴 제작시 재질 및 표면상태의 기준점을 제시하여 생산비용을 줄이는데 기여하고자 한다.

에폭시 기반 연성 폴리머 콘크리트의 자외선 노출에 의한 기계적 물성평가

노인택 ( In Taek Roh ) , 정경채 ( Kyung Chae Jung ) , 장승환 ( Seung Hwan Chang )
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본 연구에서는 공항 포장용 유지보수 재료로 사용되는 폴리머 콘크리트의 자외선 노출에 대한 기계적 물성 변화를 확인하기 위해 자외선 노출 전/후 시편의 압축강도 및 연성인자의 변화를 평가하였다. 현재 공항 포장용으로 사용되는 폴리머 콘크리트의 비율과 선행연구를 통해 얻은 최적 배합비율을 참고하여 시편을 제작하였다. 자외선 발생 램프의 출력을 고려하여 자연상태에서 노출되는 등가시간을 계산한 후 최대 3년에 해당하는 시간만큼의 등가시간 동안 시편을 노출시켰다. 실험결과, 자외선 노출 자체는 재료물성에 거의 영향을 주지 않았으며,자외선 노출에 따른 온도상승에 의한 재료물성 변화가 주로 관찰되었다. 자외선에 의해 발생된 열에 노출된 후 모든 시편에서 인성은 감소하고, 압축강도는 증가하는 경향을 나타내었다.

유연 복합재료 전극 제조 및 표면조도에 따른 접착 특성에 대한 연구

이한영 ( Han Young Lee ) , 정경채 ( Kyung Chae Jung ) , 한민구 ( Min Gu Han ) , 장승환 ( Seung Hwan Chang )
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전기활성고분자의 종류 중 하나인 유전성 탄성체의 거동에 대응할 수 있는 유연전극 제조에 대한 연구를수행하였다. 전도성 고분자(PEDOT:PSS)에 가소제 역할을 하는 자이리톨(Xylitol)을 첨가하여 기계적 특성을 평가하였다. 자이리톨을 첨가한 전극의 유연성을 확인하기 위해 실리콘 시편에 전극을 도포하여 인장시험을 수행하였다. 자이리톨을 70 wt% 첨가한 조건에서 연신률이 크게 증가함을 확인하였고 실리콘 거동에 큰 영향을 미치지않는 것을 확인하였다. 또한, 전극과 실리콘의 접착성을 향상시키기 위해 표면조도가 다른 실리콘 필름을 제작하였으며 사포 #120으로 처리한 시편에서 실리콘 필름과 전극의 접착성이 향상됨을 확인하였다.

발포 알루미늄으로 된 경사진 이중외팔보 시험편의 접착면에서의 전단 실험 및 시뮬레이션 해석

손홍붕 ( Hong Peng Sun ) , 전성식 ( Seong S. Cheon ) , 조재웅 ( Jae Ung Cho )
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본 연구에서는 발포 알루미늄으로 구성된 접착 구조물에서의 접합면에 대한 파괴 특성을 조사하기 위하여 각도를 변수로 정하고 TDCB 시험편을 설계하였다. 이 시험편들은 길이는 200 mm이고 시험편에 대한 접착면의 경사 각도는 6°, 8°, 10°와 12°인 네 가지로 모델링을 하였다. 이 시험편들의 실험 및 해석을 분석한 결과, 경사면각도가 6°, 8°, 10°와 12°인 경우에 시험편들의 최대 하중은 각각 약 120 N, 137 N, 154 N과 171 N으로 발생하였다. 해석의 결과 값이 실험치에 가까워져 많은 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이와 같은 연구 방법을응용하여 실험 대신 시뮬레이션을 통하여 접착제로 접착된 알루미늄 폼으로 된 재료의 전단 거동에 관한 물성치를 효율적으로 파악할 수 있다고 사료된다.

가압장치를 이용한 오토클레이브 대체 복합재료 성형공정 개발 및 분석

김정수 ( Jung Soo Kim ) , 김병하 ( Byung Ha Kim ) , 조치룡 ( Chee Ryong Joe )
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고품질의 복합재료를 생산할 수 있는 Autoclave 공정의 단점인 긴 성형공정과 높은 생산비용을 보완하여본 연구에서는 Autoclave 공정을 대체할 수 있는 Pressure press 공정과 장치를 개발하였다. Autoclave 공정의 가장큰 특징이라고 할 수 있는 진공, 가압 공정을 금형 내부에 공간 설계를 통해 가능하게 하였고, 금형 내부 공기압이 소실되지 않도록 유압 press를 이용하여 가압장치를 설계하고 금형을 밀폐하였다. 가압장치에서는 가열과 냉각이 가능하게 하여 금형에 직접 온도를 전달할 수 있게 하였다. Autoclave 공정에 비해 내부 공간이 축소되어 가열 시간과 공기압 충전시간이 단축되었고 설비규모가 축소되어 초기설치비가 절감되었다. 가열방식에 따른 공정의 분석을 위해 V 자 형태의 금형을 제작하여 spring-back 현상 발생여부와 정도를 측정하고 Autoclave 공정과 비교하였으며, 복합재료 성형 시 금형의 온도를 측정하여 소재에 전달되는 각 부분의 온도를 관찰하였다. 그리고 같은 조건에서 Autoclave 공정과 Pressure press 공정으로 성형된 복합재료의 섬유 체적율을 비교하여 기계적 특성을예측하였다.
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