충격시 CFRP 복합재 판의 거동과 충격후 압축강도에 관한 실험적 연구

이정환 ( Lee Jeong Hwan ),공창덕 ( Gong Chang Deog ),( Soutis C ) 한국복합재료학회 2003 Composites research Vol.16 No.4

충격 시나 충격 후 압축 할 때 구조용 복합재의 거동에 대한 중요성은 충격 손상과 충격후압축강도 예측에 대한 해석적 모델을 개발하기 위해 간과될 수 없을 것이다. 본 연구는 3㎜두께의 [45/-45/0/90]_(3s)-IM7/8552복합재판들을 이용하여 준정적횡하중시험, 저속충격시험, 충격후압축강도시험 및 구멍이 있는 시편의 압축강도시험 등을 수행한 후 이로부터 발견된 결과들을 제시하였다. 준정적횡하중과 충격하중시험에서 발생한 손상면적들이 서로 유사하며, 또한 5.4 J부터 18.7J 까지의 다양한 에너지준위들을 가진 낙하충격 시험 곡선들과 정격시험 곡선들도 서로 유사하다는 결론을 얻었으며, 이때 주어지 에너지 준위에서 정적 과 충격시의 최대하중 값들이 잘 일치한다는 사실을 확인 하였다. 충격후 압축시험에 의한 시편들이 파괴거동이 압축하중하의 구멍이 있는 적충판에서 관찰된 파괴거동과 매우 유사하다는 사실도 확인 되었다. 충격손산 후 잔류강도는 충격손상 등 가구멍이 있는 경우의 시편에서 측정된 압축 강도와 잘 일치하였다. 이와 같은 실험적 연구 결과들을 충격손상면적과 충격후압축강도의 예측에 대한 단순한 해석모델들이 이들 시험결과들로부터 관찰된 파괴기구를 기초로 하여 개발될 수 있음을 제시하고 있다. The importance of understanding the response of structural composites to impact and CAI cannot be overstated to develop analytical models for impact damage and CAI strength predictions. This paper presents experimental findings observed from quasi-static lateral load tests. low velocity impact tests. CAI strength and open hole compressive strength tests using 3 mm thick composite plates([45/-45/0/90]_(3S) - IM7/8552). The conclusion is drawn that damage areas for both quasi-static lateral load and impact tests are similar and the curves of several drop weight impacts with varying energy levels(between 5.4 .I and 18.7 J ) follow the static curve well. In addition, at a given energy the peak force is in good agreement between the static and impact cases. It is identified that the failure behaviour of the specimens from the CAI strength tests was very similar to that observed in laminated plates with open holes under compression loading. The residual strengths arc in good agreement with the measured open hole compressive strengths. considering the impact damage site as an equivalent hole. The experimental findings suggest that simple analytical models for the prediction of impact damage area and CAI strength can be developed on the basis of the failure mechanism observed from the experimental tests.

충격 손상을 받은 항공기용 복합재료의 압축잔류강도 평가

안상수(Sang Soo Ahn),홍석우(Suk Woo Hong),구재민(Jae Mean Koo),석창성(Chang Sung Seok) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.4

탄소섬유강화 복합재료는 일반적으로 압축하중과 재료의 면에 수직한 방향의 충격에 매우 취약하다는 단점을 가지고 있다. 특히 항공기의 운항 중 조류와의 충돌이나 정비 중 공구의 낙하로 인한 충격 손상은 항공기 구조물의 강도저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 복합재료(CFRP) 시험편에 충격에너지와 충격자 직경을 변화시키면서 충격손상을 가한 후 압축시험을 수행하여 충격후 압축잔류강도를 평가하였으며, 시험 결과를 비교하여 충격에너지에 따른 충격후 압축잔류강도 예측식을 제안하였다. Carbon fiber reinforced plastics (CFRPs), a composite material, are generally vulnerable to compressive load and impact damage in a direction perpendicular to the surface of the material. In particular, during the operation of an aircraft, impact damages caused by bird collisions or falling tools reduce the strength of the aircraft structure. In this study, after impact damages were applied to CFRP specimens with various impact energies and impactor diameters, the compressive residual strength of the impact-damaged specimen was evaluated by performing a compression test. Furthermore, a prediction model for the compressive residual strength is proposed according to the variation in the impact energy by comparing the test results.

충격력 응답신호를 이용한 비파괴 압축강도 산정에 관한 기초연구

손무락,최윤서 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회논문집 Vol.20 No.4

This paper is to provide the results of a pilot study of the usability and possibility of impact force response signal induced from impacting an object for the assessment of compressive strength of various materials (rock, concrete, wood, etc.) nondestructively. For this study, a device was devised for impacting an object and measuring the impact force. The impact was carried out by an initial rotating free falling impact and following repetitive impacts from the rebound action which eventually disappears. Wood and rock test specimens for different strengths were tested and an impact force response signal was measured for each test specimen. The total impact force signal energy which is assessed from integrating the impact force response signal was compared with the directly measured compressive strength for each specimen. The comparison showed that the total impact force signal energy has a direct relationship with the directly measured compressive strength and the results clearly indicated that the compressive strength of construction materials can be assessed nondestructively using total impact force signal energy which is assessed from integrating the impact force response signal induced from impacting an object. 본 논문은 건설재료(암석, 콘크리트, 목재 등) 등의 압축강도를 비파괴적으로 산정하기 위하여 재료타격 시 발생하는 충격력에 대한 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 충격력 신호에너지의 이용성 및 가능성에 관해 기초연구를 수행하고 그 결과를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 이를 위해서 충격 및 측정장치를 고안하였고 이를 이용하여 측정대상물을 회전 자유낙하에 의해 초기 타격토록하고 이후 반발작용에 의한 반복타격이 소멸될 때까지 발생할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 강도를 가지는 목재와 암석시편에 대하여 충격력실험을 실시하고 발생신호를 측정하였다. 시편별 산정된 전체 충격력 신호에너지는 직접압축강도시험을 통한 시편별 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 충격력 응답신호를 통해 산정된 전체 충격력 신호에너지는 시편의 직접압축강도와 직접적인 관계가 있다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 다양한 건설재료의 압축강도는 재료타격 시 발생하는 충격력 응답신호로부터 산정된 전체 충격력 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 산정할 수 있음을 알 수 있었다.

연속성 충격소음의 인지에 관여하는 영향인자

이재원,신성환,Lee, Jae-Won,Shin, Sung-Hwan 한국음향학회 2016 韓國音響學會誌 Vol.35 No.3

Most of noises from cars or home appliances accompany successive impulsive noise due to repeated operation. A human auditory system is able to perceive the successive impulsive noise as either a set of independent noise or amplitude modulated noise according to its occurrence period. This study is to identify main influence factors on understanding of impulsive characteristics and find most appropriate sound quality metrics to express the successive impulsive noise. To do this, the successive impulsive noises were designed and utilized to perform a listening test for identifying conditions where successive impulsive noise can be recognized to have impulsive characteristics. These results were analyzed with sound quality metrics such as loudness, fluctuation strength, and roughness in order to compare the subjective results with the objective results. Consequently, the results revealed that the successive impulsive noise exhibits impulsive characteristics when its occurrence frequency is less than 50 Hz. It was also observed that roughness and fluctuation strength results are not applicable to express the successive impulsive noise because they heavily depend on the amplitude modulation characteristics. On the other hand, loudness results are considered to be useful as an evaluation factor of the successive impulsive noise through the use of loudness limen because it does not depend on the amplitude modulation characteristics. 자동차나 가전제품에서 발생하는 소음의 대부분은 연속성 충격소음을 동반한다. 인간 청각은 반복적 충격소음에 대하여 그 반복 주기에 따라 독립된 충격음의 집합 또는 이어진 음으로 느낄 수 있다. 본 연구에서는 연속성 충격소음의 인지에 관여하는 영향인자를 파악하고, 연속성 충격소음을 표현하기에 가장 적합한 음질분석 방법을 찾고자 하였다. 이를 위하여 연속성 충격신호를 설계하고, 연속성 충격소음이 충격음 특성을 나타내는 조건을 탐색하는 청음평가를 수행하였다. 그리고 이러한 청음평가 결과를 라우드니스, 변동강도, 러프니스 방법으로 분석하고 비교하였다. 결과적으로 연속성 충격소음은 50 Hz보다 낮은 반복주기를 가질 때부터 충격음 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 음질인자 중 변동강도와 러프니스 값은 연속성 충격소음의 진폭변조특성에 크게 의존하기 때문에 연속성 충격소음을 표현하는데 어려움이 있다. 반면에 라우드니스 값은 연속성 충격소음의 진폭변조특성에 의존하지 않으며, 라우드니스 변화 역치로서 평가인자 개발에 효용성이 있을 것으로 판단된다.

충격을 받은 탄소섬유강화 복합재료의 잔류강도 평가

박홍선(Hong Sun Park),최정훈(Jung Hun Choi),강민성(Min Sung Kang),구재민(Jae Mean Koo),석창성(Chang Sung Seok) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4

탄소섬유 강화 복합재료는 높은 비강도와 비강성을 지니고 있어 여러 산업 분야에서 그 사용이 증가하고 있다. 복합재료는 여러겹으로 적층하여 제작하기 때문에 두께 방향으로의 강도가 부족하고, 외부 물체의 충돌에 의한 충격 손상에 매우 취약하다. 따라서 재료의 건전성 및 신뢰성을 확보하기 위해서는 충격 손상 후의 재료 거동 및 하중지지능력에 대한 평가 및 해석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 자유 낙하 충격 시험을 통해 탄소섬유강화 복합재료에 충격 손상을 가하고 그에 대한 충격 후 잔류 강도 시험을 통해 충격에너지에 따른 재료의 거동에 대해서 평가하고, 섬유배열 방향에 따른 충격 후 잔류 강도 거동을 평가함으로써 임의의 각도를 갖는 시편에 대한 잔류 강도를 예측 및 평가하고자 한다. Composite materials have a higher specific strength and modulus than traditional metallic materials. The uses of composite materials increase in various industries. These, however, are susceptible to impact damage due to their lack of through-thickness reinforcement and it causes large drops in the load-carrying capacity of a structure. Therefore, the impact damage behavior and subsequently load-carrying capacity of impacted composite materials deserve careful investigation. In this study, the residual strength and impact characteristics of plain-woven CFRP composites with impact damage are investigated under axial tensile test. Impact test was performed using drop weight impact tester. And residual strength behavior by impact was evaluated. Also we evaluated and predicted the residual strength in according to the fiber-arrayed angle.

전자기식 체외충격파쇄석술시 하부요관 결석 환자에 대해 적합한 충격강도와 C-arm 총 가동시간

박정규(Jeong kyu Park),조의현(Euy Hyun Cho) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

체외 충격파 쇄석술시 쇄석기종에 따라 각각 장단점이 있으며, 전 처치로 인한 여러 가지 부작용이 보고되고 있다. 이에 전자기식 ESWL시 하부결석환자에서 적합한 충격파의 강도를 찾아보고, C-arm의 총 가동시간을 측정해 보았다. 본 연구는 2014년 1월부터 6월까지 경북지역 일개시의 C대학병원에서 전 처치를 시행하지 않고 ESWL을 받은 65명의 환자를 대상으로 하였다. 성비는 남자가 48명, 여자가 17명으로 남자가 더 많았으며, 연령은 50대가 가장 많았다. 하부요로결석의 발생은 왼쪽이 더 많았으며, 결석의 크기는 5mm 이하가 39명으로 가장 많았다. 적합한 충격강도는 1의 강도이며 통증을 호소하는 경우 C의 강도로 전환하여 충격을 가할 수 있다. 또한 C-arm의 총 가동시간은 241.73±30.37초로 나타났으며, 이것은 하부요로결석의 크기와 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 따라서, ESWL시 전 처치를 시행하지 않고 시술을 할 경우 요관 결석의 부위에 따라 적합한 충격강도와 충격빈도의 기준이 필요로 하며, C-arm 총 가동시간도 요관 결석의 발생부위에 따라 방사선으로 인한 피폭을 최소화하기 위한 총 가동시간에 대한 기준이 필요할 것으로 사료된다. The advantages and disadvantages of the various models of crushed ESWL (Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy) and their various side effects due to pre-treatment have been reported. We look for the appropriate intensity of the shock wave in the electromagnetic ESWL treatment of patients with lower Inferior Ureter Stones and measure the total running time of C-arm saw. This study is based on the January-June 2014 launch of 65 patients of C university hospital located in Gyeongbuk, who conducted ESWL without pre-treatment. Patients are composed of 48 male and 17 female which were more common in men, while the most common age is 50s. The occurrence of lower urinary tract stones were left and they were more absent than 5mm in size in 39 of the most common. Optimal intensity is one of the suitable intensity of pain, and it is possible to switch the strength of impact to C if one appeals pain. In addition, the C-arm of the total operating time showed 241.73 ± 30.37 seconds, which is the size of the lower urinary tract that showed a significant difference (p <0.05). Therefore, ESWL treatment without pre-enforce treatment, the standard for the impact frequency and impact strength depending on the site of ureteral stones is required. The standard for total operating time of C-arm generated for ureteral stones is needed in order to reduce radiation exposure, and the standard for the total operating time for the criteria is needed depending on the site in order to minimize the exposure.

전자기식 체외충격파쇄석술시 하부요관 결석 환자에 대해 적합한 충격강도와 C-arm 총 가동시간

박정규,조의현 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

체외 충격파 쇄석술시 쇄석기종에 따라 각각 장단점이 있으며, 전 처치로 인한 여러 가지 부작용이 보고되고 있다. 이에 전자기식 ESWL시 하부결석환자에서 적합한 충격파의 강도를 찾아보고, C-arm의 총 가동시간을 측정해 보았다. 본 연구는 2014년 1월부터 6월까지 경북지역 일개시의 C대학병원에서 전 처치를 시행하지 않고 ESWL을 받은 65명의 환자를 대상으로 하였다. 성비는 남자가 48명, 여자가 17명으로 남자가 더 많았으며, 연령은 50대가 가장 많았다. 하부요로결석의 발생은 왼쪽이 더 많았으며, 결석의 크기는 5mm 이하가 39명으로 가장 많았다. 적합한 충격강도는 1의 강도이며 통증을 호소하는 경우 C의 강도로 전환하여 충격을 가할 수 있다. 또한 C-arm의 총 가동시간은 241.73±30.37초로 나타났으며, 이것은 하부요로결석의 크기와 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 따라서, ESWL시 전처치를 시행하지 않고 시술을 할 경우 요관 결석의 부위에 따라 적합한 충격강도와 충격빈도의 기준이 필요로 하며, C-arm 총 가동시간도 요관 결석의 발생부위에 따라 방사선으로 인한 피폭을 최소화하기 위한 총 가동시간에 대한 기준이 필요할 것으로 사료된다. The advantages and disadvantages of the various models of crushed ESWL (Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy) and their various side effects due to pre-treatment have been reported. We look for the appropriate intensity of the shock wave in the electromagnetic ESWL treatment of patients with lower Inferior Ureter Stones and measure the total running time of C-arm saw. This study is based on the January-June 2014 launch of 65 patients of C university hospital located in Gyeongbuk, who conducted ESWL without pre-treatment. Patients are composed of 48 male and 17 female which were more common in men, while the most common age is 50s. The occurrence of lower urinary tract stones were left and they were more absent than 5mm in size in 39 of the most common. Optimal intensity is one of the suitable intensity of pain, and it is possible to switch the strength of impact to C if one appeals pain. In addition, the C-arm of the total operating time showed 241.73±30.37 seconds, which is the size of the lower urinary tract that showed a significant difference (p <0.05). Therefore, ESWL treatment without pre-enforce treatment, the standard for the impact frequency and impact strength depending on the site of ureteral stones is required. The standard for total operating time of C-arm generated for ureteral stones is needed in order to reduce radiation exposure, and the standard for the total operating time for the criteria is needed depending on the site in order to minimize the exposure.

복합재 구조물의 저속 충격 손상 및 충격 후 압축 강도 해석

서영욱(Young W. Suh),우경식(Kyeongsik Woo),최익현(Ik-Hyun Choi),김근택(Keun-Taek Kim),안석민(Seok-Min Ahn) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.1

최근 항공기의 성능향상 및 경량화 등의 필요에 의해 많은 항공기 특히 소형항공기 구조물에 있어 복합재료의 사용이 증가되고 있다. 그러나 복합재료의 복잡한 기계적 거동 특성 및 파손양상 등으로 인하여 그 사용에는 많은 제한이 따르고 있는 실정이다. 복합재에 발생하는 저속충격은 외관상 드러나지는 않기 때문에 복합재 구조물을 설계하는 데 있어 매우 중요하며, 특히 충격 후 충격손상으로 야기되는 층간 분리등은 구조물의 압축강도를 현저하게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 적층복합재 구조물의 저속충격에 의한 손상거동 및 충격 후 잔류압축강도를 수치적으로 예측하였다. 예측 된 충격하중 이력곡선과 충격 후의 압축 강도를 시험결과와 비교하였고 잘 일치함을 확인 할 수 있었다. The demand for weight saving and high performance of aircraft require the more uses of composite materials. However the complicate behaviors and various failure characteristics restrict usage of composite materials. Low-velocity impact damage is a major concern in the design of structures made of composite materials, because impact damage is hidden and cannot be detected by visual inspection. Especially, the reduction on compressive strength after impact is influenced by the ply delaminations introduced as damage by impact event. In this research, the numerical analysis was performed to investigate impact damage and compressive strength after impact. It was found that impact force history and compressive strength after impact calculated by the numerical analysis were compared and shown a good agreement with experimental results.

의사등방성 CFRP 적층판의 충격손상과 잔류강도에 미치는 고온환경의 영향

나승우,양인영 朝鮮大學校 機械技術硏究所 1998 機械技術硏究 Vol.1 No.1

본 연구에서는 고온하에서 의사등방성 CF/EPOXY 적층판이 이물충격손상을 받을때 충격에너지의 크기와 잔류굽힘강도와의 관계 및 충격에너지의 크기와 잔류강성계수와의 저하관계를 고찰하여 온도의 변화가 CFRP 적층재의 충격손상에 어떤 영향을 미치는가를 실험적 관계에서 고찰하였다. 상온에서는 충격손상에 의한 잔류강도 저하현상은 거의 없으나 시험편의 표면온도가 상승함에 따라 잔류강도는 저하하였다. 고온하에서 충격손상에 의한 굽힘강도 잔류계수 역시 충격면이 인장을 받은 경우가 충격면이 압축을 받는 경우 보다 작았으며, 굽힘강성 잔류계수는 온도변화 및 충격손상에는 상관없이 거의 일정하였다. This study deals with the effects of impact damages of CFRP laminates with respect to temperature changes through an observation of the interrelations between the impact energy vs. residual rigid modulus when the quasi-isotropic CFRP laminates are subjected to FOD (Foreign Object Damage) In the room temperature, the decreasing of the residual strength didn't generate by the impact damages. Also, with raising the specimen temperatures, the residual strength decreased for both the unimpacted specimen and the specimen subjected to impact damages. In the specimen of quasi-isotropic CF/FPOXY(〔0° 2/90°2/45° 2/-45°2〕sym), the decreasing for impact damage and the temperature change didn't occur in the case of the tension side of the impact surface than in compression side, In the case of impact surface under the tension, it was found that a buckling of local delamination was generated at the time the delamination section (F interfaces) was subjected to the compression. The CF/EPOXY specimen of quasi-isotropic laminates shows that the retention factors of bending strength is lower in the tension side of the impact surface than in the compression side. Bending stiffness retention factor remains almost constant irelevant to the temperature changes and the magnitude of impact damages.

경수로 핵연료집합체 지지격자체의 횡방향 충격강도 연구

송기남(Kee Nam Song),이상훈(Sang Hoon Lee),이수범(Soo Bum Lee),이재준(Jae Jun Lee),박경진(Gyung Jin Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.9

지지격자체는 경수로 핵연료집합체의 가장 중요한 핵심 구조부품 중에 하나이다. 질칼로이 지지격자체 설계시의 우선적으로 고려해야 할 사항은 지지격자체가 원자로심에서 냉각수의 심한 수두손실을 유발하지 않으면서 지진사고를 고려한 설계하중 하에서 충분한 횡방향 충격강도를 갖도록 하는 것이다. 본 연구에서는 시험과 유한요소해석을 통해 지지격자체의 횡방향 충격강도에 영향을 주는 인자들에 대한 분석을 수행하였고, 지지격자체 제조용 질칼로이 원자재 소요량을 획기적으로 줄이면서 지지격자체의 횡방향 충격강도를 개선할 수 있는 방안을 제시하였다. A spacer grid assembly is one of the most important structural components in a Light Water Reactor(LWR) nuclear fuel assembly. In the case of the Zircaloy spacer grid assembly, the primary design consideration is to ensure that lateral dynamic crush strength of the spacer grid assembly is sufficient to resist design basis loads and thereby prevent seismic accidents, without a significant increase in the hydraulic head loss for the reactor coolant in the reactor core. In this study, factors affecting the lateral dynamic crush strength of a spacer grid assembly were analyzed by performing lateral dynamic crush tests and finite element analyses. Further, an effective and economical method to enhance the lateral dynamic crush strength of the spacer grid assembly is proposed.