보강된 적층 복합재료 주름판의 진동해석

박경조 ( Kyung-jo Park ) , 김영완 ( Young-wann Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 377~382페이지(총6페이지)

본 연구에서는 Rayleigh-Ritz 법을 이용하여 열린 단면보로 보강된 복합재료 주름판의 자유진동 특성을 연구하였다. 복합재료 주름판에 대해 등가균질모델을 이용하였으며, 이 등가모델은 주름판을 두 수직방향에 대해서로 다른 재료특성을 갖도록 직교이방성판으로 취급한다. 등가 직교이방성판의 운동은 회전 관성 및 횡전단변형을 고려하기 위해 1차 전단변형이론을 기초로 표현된다. 또한 진동형상에서 보강재의 위치에 따른 국부 형상을 표현하기 위해 이산보강이론이 적용되었다. 제안된 해석 방법에 대한 타당성을 검증하기 위해 ANSYS를 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 진동수 및 진동형상을 비교하였다.

TAG 적층 복합재료, Laminated Composite, 주름판, Corrugated Plate, 균질 모델, Homogenization Model, 이산 보강재, Discrete Stiffener, 1차 전단변형이론, FSDT

열가소성 복합재 적용 자동차 도어 임팩트 빔 개발

김원석 ( Won-seock Kim ) , 김경철 ( Kyung-chul Kim ) , 정우철 ( Woo-cheol Jung ) , 김화남 ( Hwa-nam Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 383~389페이지(총7페이지)

열가소성 복합재료를 적용하여 자동차 도어 임팩트 빔을 설계하고 시생산을 통해 생산성 및 성능을 검증하였다. 자동차 안전법규는 지속적으로 강화되어 왔으며 최근 자동차 산업에서 경량화가 필수 요건이 되면서 고성능 경량 부품에 대한 요구가 크게 증대되고 있다. 본 연구는 섬유강화 열가소성 복합소재를 도입하여 기존 탄소강 제품 대비 경량화 되면서 성능은 향상된 도어 임팩트 빔 개발을 목표로 하였다. 연속섬유 복합재료와 장섬유 복합재료(LFT)를 혼합 적용한 도어 임팩트 빔 제작 공정을 제시하며, 생산성이 우수한 인서트 사출 공정을 활용하여 구현하였다. 시생산된 도어 임팩트 빔은 3점 굽힘 시험을 통하여 성능을 평가하였다. 열가소성 복합재료는 경량화 설계와 함께 높은 생산성 구현이 가능하여 다양한 자동차 부품으로 복합소재의 적용을 확대시킬 것이다.

TAG 열가소성, Thermoplastic, 인서트 사출, Insert injection, LFT, Long Fiber-reinforced Thermoplastic

공기에 의한 탄소섬유 스프레딩 공정 변수에 따른 프로세스 성능 및 기계적 물성 평가

노정우 ( Jeong-u Roh ) , 백운경 ( Un-gyeong Baek ) , 노재승 ( Jae-seung Roh ) , 남기법 ( Gibeop Nam )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 390~394페이지(총5페이지)

탄소섬유 스프레드 토우를 제조하는 과정에서 섬유 손상이 발생하며, 이는 스프레딩 과정에서 장비와 섬유 사이 혹은 섬유 간의 마찰로 발생한다. 이로 인해, 재료 및 장비조건에 따라 프로세스 성능에 차이가 발생하고, 제품 물성이 하락한다. 섬유 손상을 최소화하는 것은 스프레드 토우를 제조하는 공정에서 반드시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 공기를 이용한 탄소섬유 스프레딩 공정에서 탄소섬유의 필라멘트 수와 사이징 함량, 탄소섬유토우 스프레딩 장비의 공정 변수(초기섬유장력, 열풍온도, 진공압력)를 달리하여 스프레드 토우의 공정성능 변화를 관찰하였다. 탄소섬유 품종에 따른 조건 별 최적조건에서 제조된 샘플을 이용해 인장강도를 평가하여, 탄소섬유의 손상에 따른 기계적 물성 감소를 확인하였다.

TAG 토우, 스프레딩, Tow, spreading, 탄소섬유, Carbon, fiber, 공정, 변수, Process, conditions, 사이징, 함량, Sizing, content, 기계적, 물성, Mechanical, properties

가지 달린 구조의 폴리실라잔을 전구체로 이용해 제조한 카본 나노튜브/실리콘 카보나이트라이드 복합체 시트의 발열특성에 관한 연구

허태환 ( Tae-hwan Huh ) , 송현준 ( Hyeon Jun Song ) , 정영진 ( Yeong Jin Jeong ) , 곽영제 ( Young-je Kwark )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 395~400페이지(총6페이지)

본 연구에서는 카본나노튜브(CNT) 면상발열체에 preceramic polymer 중 하나인 실세스퀴아잔을 코팅하여 고온에서 안정적인 발열이 가능한 CNT/SiCN 복합체 시트를 제조하였다. 제조된 복합체 필름은 FE-SEM을 통해 실세스퀴아잔이 CNT 면상발열체의 표면을 모두 코팅한 것을 확인하였다. 또한 800°C의 열처리를 통해 실세스퀴아잔이 SiCN 세라믹으로 전환되어도 표면의 결함이 발견되지 않고 온전한 구조를 유지하는 것을 확인하였다. CNT/SiCN 복합체 시트는 질소와 공기 분위기 모두에서 기존의 CNT 시트보다도 높은 열적 안정성을 확보할 수 있었다. 마지막으로 제조된 CNT/SiCN 복합체 필름은 대기 중에서 700°C 이상의 온도로 발열이 가능하였고 발열 후 온도를 식히고 재발열 또한 성공적으로 이루어졌...

TAG CNT 면상발열체, CNT heating element, 실세스퀴아잔, Silsesquiazane, 실리콘 카보나이트라이드, Silicon carbonitride, 내산화성 코팅, Antioxidant coating, 탄소, 세라믹 복합체 시트, Carbon, ceramic composite sheet

면내 및 면외 하중 조건들에 따른 이종 복합 소재를 가진 경사진 이중외팔보에서의 접착계면의 파괴 특성 연구

이정호 ( Jung-ho Lee ) , 김재원 ( Jae-won Kim ) , 전성식 ( Seong-sik Cheon ) , 조재웅 ( Jae-ung Cho )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 401~407페이지(총7페이지)

공학 및 산업 분야에서는 구조적인 부분들에서 경량 복합 소재가 강과 같은 금속 소재를 대체해 오고 있다. 이러한 복합 소재는 리벳, 용접이나 볼트 및 너트를 이용한 체결 방법을 대신하여 접착제 체결 방법을 적용하고 있다. 복합 소재에 접착제 체결 방법을 적용하기 위해서는 접착계면에 대한 강도 특성 연구가 필수적으로 요구된다. 섬유 강화 플라스틱 복합 소재인 CFRP를 용이하게 가공하여 본 연구를 수행하였다. CFRP와 알루미늄(Al6061), 알루미늄 폼(Al-foam)을 가진 이종 복합 소재로 된 경사진 이중외팔보(TDCB) 시험편들로서 면내 전단과 면외 전단의 하중 조건들하에서 정적 실험을 수행하였다. 본 연구 결과를 통하여 이중외팔보들의 파괴 특성과 그 파단 시점을 파악하여 접착계면을 가진 이종 복합 소재 구조물에 관한 내구성을 검토하였다.

TAG 면내 및 면외 하중들, Loads of in-plane and out-plane, 복합 소재, Composite material, 접착계면, Adhesive interface, 정적 파괴, Static fracture, 경사진 이중외팔보, Tapered double cantilever beam

대나무 섬유의 난연화 및 샌드위치 구조 복합재료 제조연구

이동우 ( Dong-woo Lee ) , 프라바카 ( M. N. Prabhakar ) , 송정일 ( Jung-il Song )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 408~414페이지(총7페이지)

샌드위치 구조는 우수한 강도와 경량성을 동시에 만족하는 구조물로써 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 스킨은 주로 고강도의 섬유가, 코어는 경량화에 유리한 허니콤 구조 및 발사(balsa) 나무가 주로 사용되고 있으나, 내부의 공기층 및 난연처리의 어려움으로 인하여 화재에 취약하는 것이 단점이다. 본 연구에서는 대나무 섬유의 난연처리 연구를 통하여 친환경적인 소재를 이용한 난연처리 조건을 제시하였다. 또한 대나무 섬유를 이용하여 천연섬유 샌드위치 복합재료를 제조하고 기계적 특성평가를 수행하였다. 난연성이 향상된 천연섬유를 이용하여 샌드위치 구조의 복합재료를 제조한다면 새로운 유형의 복합재료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

TAG 대나무 섬유, Bamboo fabric, 난연성, Flame retardancy, 샌드위치 구조, Sandwich structure, 기계적 특성, Mechanical properties

계면중합법을 이용한 폴리아마이드 610/탄소섬유/탄소나노튜브 복합재 제조 및 물성 평가

조범곤 ( Beom-gon Cho ) , 황상하 ( Sang-ha Hwang ) , 박영빈 ( Young-bin Park )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제6호, 415~420페이지(총6페이지)

탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)의 계면 특성은 복합재료의 전체적인 기계적 특성을 제어하므로 매우 중요하다. 이에 따라, 탄소나노튜브(CNT)로 탄소섬유(CF) 표면을 개질하는 것이 계면을 강화하기 위해 활발히 연구되고 있다. 그러나 대부분의 표면 개질 방법은 자체적으로 한계가 있다. 예를 들어, CVD 성장에서 탄소섬유의 CNT를 성장시키기 위해 600~1000℃ 범위의 고온을 적용해야 하며, 이는 탄소섬유 자체에 손상을 줄 수 있으므로 물성이 저하될 수 있다. 한편, 본 연구에서는, 폴리아마이드(PA) 610/CF/CNT 복합재가 PA610의 계면중합을 통해 제조되었으며, 유기계와 수계 사이의 계면에서 PA610/CNT 중합이 일어난다. 탄소섬유는 CNT가 균일하게 분산된 PA610으로 코팅되었다. 복합재 내에서의 CNT 분산상태는 주사전...

TAG 탄소나노튜브, Carbon nanotubes, 탄소섬유, Carbon fibers, 폴리아마이드 610, Polyamide 610, 멀티스케일 하이브리드 복합재, Multiscale hybrid composites, In-situ 계면 중합, In-situ interfacial polymerization

B₄C tile 삽입 B₄C_p/Al7075 하이브리드 복합재의 계면 제어를 통한 내충격 특성의 향상

박종복 ( Jongbok Park ) , 이태규 ( Taegyu Lee ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 조승찬 ( Seungchan Cho ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 홍순형 ( Soon Hyung Hong ) , 류호진 ( Ho Jin Ryu )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 235~240페이지(총6페이지)

본 연구에서는 B₄C tile 삽입 B₄C_p/Al7075 하이브리드 복합재의 내충격성을 향상시키기 위하여 B₄C/Al7075 계면의 제어법을 개발하고 제어된 계면의 특성에 관하여 분석하였다. 이를 위해 B₄C 타일 표면에 B₂O₃, Ni, 그리고 Si을 각각 열산화, 무전해도금, 그리고 플라즈마 용사법을 이용하여 코팅하였다. 이후 코팅된 B₄C 타일을 액상가압법을 이용하여 B₄C/Al7075 복합재 내부에 삽입하여 B₄C tile 삽입 B₄C

TAG 금속복합재료, Metal matrix composite, 경사 기능, Functionally graded, 고체적율, High volume fraction, 액상가압공정, Liquid pressing process, 내충격성, Impact resistanc

교반주조 및 압연공정으로 제조된 B₄C/Al6061 금속복합재료의 마모 및 기계적 특성 연구

이동현 ( Donghyun Lee ) , 오강훈 ( Kanghun Oh ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 김양도 ( Yangdo Kim ) , 이상복 ( Sang-bok Lee ) , 조승찬 ( Seungchan Cho )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 241~246페이지(총6페이지)

본 연구에서는 교반주조 공정을 통해 B₄C 입자가 균일하게 분산된 알루미늄 금속복합재료를 제조하고 후 공정으로 열간압연을 수행하였다. 제조된 복합재료의 미세조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 40 μm 크기의 B₄C 입자가 균일하게 분산된 복합재료는 강화재의 체적율이 증가함에 따라 인장강도는 증가하였으며, 마모 성능도 개선되었다. 20 vol.% 복합재료의 경우 인장강도 값은 292 MPa로 기지재인 Al6061 대비 155% 증가하였다. 내마모시험 결과 20 vol.% 복합재료의 경우 마모 너비와 깊이가 각각 856 μm, 36 μm이며, 마찰계수는 0.382로 Al6061 대비 상당히 우수한 내마모 특성을 나타내었다.

TAG 교반주조, Stir casting, 열간압연, Hot rolling, 알루미늄, Aluminum, 탄화 붕소, B_4C

액상가압성형 공정을 이용한 SiC 연속섬유 강화 마그네슘 복합재료 개발

조승찬 ( Seungchan Cho ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 이영환 ( Young-hwan Lee ) , 신상민 ( Sangmin Shin ) , 고성민 ( Sungmin Ko ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 김양도 ( Yangdo Kim ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 이상복 ( Sang-bok Lee )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 247~250페이지(총4페이지)

본 연구에서는 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 연속섬유가 강화된 마그네슘 복합재료의 제조 가능성을 검토하였다. 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 섬유가 균일 분산된 AZ91 복합재료를 제조하였으며 열처리를 통하여 석출상을 제어하였다. SiC 섬유와 기지합금의 계면에 연속적인 Mg₂Si상이 형성되면서 계면 결합력이 향상되었고, 제조된 복합재료의 상온 인장강도는 479 MPa로 우수한 기계적 특성을 나타내었다.

TAG 금속복합재료, Metal matrix composite, 마그네슘, Magnesium, 탄화규소 섬유, SiC fiber, 액상가압성형, Liquid pressing process

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