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접착부 길이 변화에 따른 돔 분리형 복합재 압력용기의 점진적 파손 거동 평가
강승구(Seunggu Kang),신광복(Kwangbok Shin),황태경(Taekyung Hwang) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부 길이 변화에 따른 점진적 파손거동에 관한 연구를 수행하였다. 이때, 접착 체결부 길이는 최소 10mm부터 최대 200mm의 범위를 갖도록 하였다. 구조해석결과, 접착 체결부의 길이가 약 40mm 이하부터 급격히 파손압력이 낮아짐을 확인하였다. 이는 돔 분리형 압력용기의 임계 접착 길이가 약 40mm 임을 의미한다. This paper aims to evaluate and investigate the progressive failure behavior of a composite pressure vessel with a separated dome affected by adhesive length using a cohesive zone model. Adhesive length had a range of 10mm to 200mm as design variables. As a result, failure pressure was decreased greatly under 40 mm of length of adhesive joint. This means that the critical length of adhesive joints for a composite pressure vessel with a separated dome was near 40mm.
강승구(SeungGu Kang),신광복(KwangBok Shin),이은규(EunKyu Lee),윤일로(IllRo Yoon),이종화(JongHwa Lee) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5
본 논문은 550km/h급 초고속 자기부상열차의 차체 경량화를 위해 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재가 적용된 하이브리드 차체 설계기법을 제안하고자 한다. 샌드위치 복합재는 무게 최소화를 위해 2차 부재인 루프에 적용되었으며, 차체의 강성 및 제작성을 향상시키기 위해 1차 부재인 언더프레임, 사이드프레임, 캔트레일에는 알루미늄 압출재를 적용하였다. 샌드위치 복합재 루프에는 사이드 프레임과 쉽게 결합시키기 위해 테두리에 가이드 압출재 구조를 갖도록 고안되었다. 이때, 고온의 용접에 의해 복합재 루프구조의 열변형이나 수지의 화학적 변화가 없도록 열해석을 수행하여 설계 치수를 선정하였다. 차체설계의 구조 안정성 및 충돌 안전도는 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 철도안전법에 따라 검증하였다. In this paper, we have suggested design method of hybrid carbody of 550km/h high speed maglev train using sandwich composite and aluminum extrusion profiles for light weight. Sandwich composite was used on roof as secondary member for minimizing weight. And aluminum extrusion profiles were used on underframe, sideframe and cantrail to improve stiffness and manufacturability of carbody. In order to easily assemble sandwich composite roof and sideframe of carbody by welding, sandwich composite was designed to have guide aluminum extrusion structure at four edges. To prevent thermal deformation and chemical transition to resin of composite roof structure by welding at high temperature, design dimensions were selected by thermal analysis. Structural integrity and crashworthiness were verified in accordance with Korean Railway Safety Law using commercial finite element analysis program.
알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재 루프를 적용한 초고속 자기부상 열차의 차체 경량화 설계 연구
강승구(SeungGu Kang),신광복(KwangBok Shin),박기준(KeeJun Park),이은규(EunKyu Lee),윤일노(IllRo Yoon) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10
본 논문의 목적은 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재를 사용한 초고속 자기부상 열차의 하이브리드 차체 경량화 설계를 제안하는 것이다. 샌드위치 복합재는 무게 감소를 위해 2차 부재인 루프에 적용되었다. 용접에 의한 샌드위치 복합재 루프와 알루미늄 압출재 사이드 프레임과 접합시키기 위해 샌드위치 복합재 네 옆면에 가이드 알루미늄 프레임을 갖도록 고안하였다. 가이드 알루미늄 프레임의 체결력은 3점 굽힘 시험을 통해 검증하였으며, 차체의 구조 안전성 및 충돌 안전도는 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 철도안전법에 따라 평가하고 검증하였다. 연구결과, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 이루어진 하이브리드 차체는 알루미늄 압출재로만 이루어진 차체에 비해 무게 절감 효과와 향상된 구조 성능을 얻을 수 있다. The purpose of this paper is to suggest a weight-reduction design method for the hybrid carbody of a high-speed maglev train that uses aluminum extrusion profiles and sandwich composites. A sandwich composite was used on the roof as a secondary member to minimize the weight. In order to assemble the sandwich composite roof and aluminum extrusion side frame of the carbody using welding, a guide aluminum frame located at the four sides of the sandwich composite roof was introduced in this study. The clamping force of this guide aluminum frame was verified by three-point bending test. The structural integrity and crashworthiness of the hybrid carbody of a high-speed maglev train were evaluated and verified according to the Korean Railway Safety Law using a commercial finite element analysis program. The results showed that the hybrid carbody composed of aluminum extrusion frames and a sandwich composite roof was lighter in weight than a carbody made only of aluminum extrusion profiles and had better structural performance.
조시내,강승구,Jo, Sinae,Kang, Seunggu 한국결정성장학회 2013 한국결정성장학회지 Vol.23 No.3
본 연구에서는 석탄 바닥재와 준설토(7 : 3, 무게비율)로 제조된 인공골재의 물성에 미치는 폐촉매 유리질 슬래그(이하 폐유리로 칭함) 첨가 영향을 평가하였다. 특히 인공골재의 비중 및 흡수율 결과를 미세구조와 연계하여 그 발포특성을 고찰하였다. $1050{\sim}1150^{\circ}C$ 범위 내에서 인공골재 비중은 소성온도와 함께 약간 증가되었으나 그 이상의 소성온도에서는 감소하여 발포경향을 나타내었다. 폐유리 첨가량이 증가할수록 인공골재의 발포특성은 억제되었으며, 비중은 증가하는 경향을 보였다. 한편 인공골재 흡수율은 소성온도의 증가와 함께 감소하였다. $1200^{\circ}C$ 이상의 소성온도에서 표면에 균열이 발생함과 동시에 다량의 액상이 형성되었으나, 이러한 현상들은 폐유리를 첨가함으로서 제어할 수 있었다. 본 연구에서 제조된 인공골재의 비중은 1.1~1.6, 흡수율은 8~22 % 범위값을 나타내어 인공경량골재의 KS 기준을 만족하였다. In this study, the effect of addition of waste glassy slag produced from recycling of spent catalyst (denoted as waste glass hereafter) on the physical properties of artificial aggregates made of coal bottom ash and dredged soil (7 : 3 by weight base) was evaluated. Especially, the bloating behavior of artificial aggregates was analyzed by performing the relation study between the apparent density, water absorption and microstructure. The apparent density of artificial aggregates increased slightly with sintering temperature at $1050{\sim}1150^{\circ}C$, but decreased above $1150^{\circ}C$ showing bloating phenomenon. The bloating behavior of artificial aggregates was decreased so the apparent density increased with amount of waste glass added. Also, the water absorption of artificial aggregates decreased with sintering temperature. Above $1200^{\circ}C$, big fissure and much liquid were formed at the surface of artificial aggregates and these phenomena could be suppressed by increasing amount of waste glass added. The artificial aggregates fabricated in this study had an apparent density of 1.1~1.6 and water absorption of 8~22 % which meet KS requirements for the artificial lightweight aggregates.
석탄 잔사회 및 바닥재가 포함된 인공경량골재의 발포특성에 미치는 활성탄소의 영향
강민아,강승구,Kang, Min A,Kang, Seunggu 한국결정성장학회 2013 한국결정성장학회지 Vol.23 No.4
화력발전소에서 배출되는 석탄 바닥재 및 잔사회는 재활용이 힘든 폐자원이어서 주로 매립 처분되고 있다. 본 연구에서는 국내 화력발전소에서 배출된 석탄 잔사회, 바닥재 그리고 준설토를 혼합하여 인공골재를 제조하고, 실험인자가 골재의 발포거동 및 물성에 미치는 영향을 분석하였다. 특히 미연탄소가 많이 포함되어 있는 잔사회에 대하여 하소 처리를 한 뒤, 인위적으로 활성탄소를 첨가함으로서 하소유무 및 활성탄소 첨가량이 인공골재의 발포특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 인공골재의 부피비중 및 흡수율 값을 시편의 미세구조 관찰 결과와 연계하여 고찰함으로서, 잔사회의 재활용율 제고에 일조하고자 하였다. The coal bottom ash and reject ash discharged from a coal-fired power plant are difficult to recycle so most of them are mainly landfill-disposed. In this study, the artificial aggregate were produced using reject ash, bottom ash and dredged soil emitted from the coal-fired power plant in Korea and the effect of experimental factors on the bloating behavior and the properties of the aggregates were analyzed. In particular, a lot of unburned carbon in the reject ash was removed by calcination and the activated carbon was added to batch powders then the dependence of those process upon bloating properties of artificial aggregate were investigated. For this purpose, the specific gravity and water absorption values of artificial aggregates were investigated in conjunction with microstructural observations. This study could contribute to increase the recycling rate of the reject ash.