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새로운 형상의 복합재 샌드위치 체결부 구조의 파손거동 연구
곽병수 ( Byeong-su Kwak ),김홍일 ( Hong-il Kim ),동승진 ( Seung-jin Dong ),최진호 ( Jin-ho Choi ),권진회 ( Jin-hwe Kweon ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.4
본 논문에서는 두께와 재료의 구성이 변하는 복잡한 형상의 복합재 샌드위치 구조의 파손 거동을 연구하였다. 구조물은 두께가 일정한 알루미늄 하니콤 코어 샌드위치 판넬이, 두께가 줄어드는 폼코어 샌드위치 천이부를 거쳐, 최종적으로는 면재와 면재가 만나 단순 적층판을 이루면서 다른 구조물에 체결되는 형상을 갖는다. 하중은 인장 및 압축하중의 형태로 가해지며 각 3개씩 총 6개 시편에 대한 시험을 수행하였다. 시험 결과 압축시험의 경우 재료불연속선을 따른 면재의 파손에 취약하며, 재료불연속선을 따른 파손을 피할 수 있는 경우 알루미늄 코어와 카본 면재의 디본딩에 의한 파손이 나타남을 알 수 있었다. 파손하중은 디본딩에 의한 파손까지 견디는 경우가 약 16% 높게 나타났다. 인장시험의 경우 파손모드는, 곡률부를 갖는 복합재 구조물에서 가장 취약한 부분인, 플랜지와 웹이 만나는 곡률부의 층간분리 파손이 주를 이루었다. 파손하중은 압축하중이 인장하중에 비하여 약 7배 가량 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 구조물은 주로 압축하중을 견디기 위한 목적의 구조물에 적용하여야 할 것으로 보인다. The failure of composite sandwich structures with thickness and material variation was studied. The main body of the structure is sandwich plate made of the carbon composite face and Aluminum honeycomb core. It is connected with composite laminated flange without core through transition region of tapered sandwich panel with foam core. Tension and compression tests were conducted for the total of 6 panels, 3 for each. Test results showed that the panels under compression are vulnerable to the face failure along the material discontinuity line between two different cores. However the failure load of which panel does not show such failure can carry 16% more load and fails in honeycomb core and face debonding. For the tensile load, the extensive delamination failure was observed at the corner radius which connects the panel and the flange. The average failure load for compression is about 7 times the tensile failure load. Accordingly, these sandwich structures should be applied to the components that endure the compressive loadings.
주기패턴 레이더 흡수 구조의 저속충격 후 흡수 성능 평가
신준형 ( Joon-hyung Shin ),곽병수 ( Byeong-su Kwak ) 한국복합재료학회 2022 Composites research Vol.35 No.6
본 논문에서는 주기패턴 레이더 흡수 구조(RAS)에 다양한 손상을 모사하기 위한 저속충격시험을 수행하고 파손모드에 따른 전자기파 흡수 성능 특성 변화를 평가하였다. 주기패턴 레이더 흡수 구조는 주기패턴시트(PPS) 및 유리섬유강화플라스틱(GFRP)으로 구성되며 설계 및 제작된 구조는 X-band(8.2-12.4 GHz)에서 효과적으로 전자기파를 흡수하였다. 제작된 레이더 흡수 구조에 다양한 손상을 유도하기 위해 충격에너지에 따른 저속충격시험을 수행하였으며, 육안검사, 비파괴 검사 및 이미지 프로세싱을 이용하여 발생한 손상모드 확인 및 손상영역을 정량화하였다. 충격 전, 후 레이더 흡수 구조의 전자기파 흡수 성능은 자유공간 측정 시스템을 이용하여 평가하였다. 시험결과, 15 J의 낮은 충격에너지로 인해 발생한 크기가 작은 층간분리는 레이더 흡수 구조의 전자기파 흡수 성능 변화에 큰 영향을 미치지 않았다. 그러나 충격에너지를 40 J 또는 60 J로 증가시켜 상대적으로 넓은 영역의 섬유파손 또는 관통파손이 발생한 구조에서는 전자기파 흡수 성능이 크게 저하되는 것을 확인하였다. In this paper, the microwave absorbing characteristics after the impact of the radar-absorbing structure (RAS) consisting of periodic pattern sheet (PPS) and glass fiber-reinforced plastic (GFRP) were experimentally investigated. The fabricated RAS effectively absorbed the microwave in the X-band (8.2-12.4 GHz). In order to induce the damage to the RAS, a low-velocity impact test with various impact energy of 15, 40, and 60 J was conducted. Afterward, the impact damage was observed by using visual inspection, non-destructive test, and image processing method. Moreover, the absorbing performance of intact and damaged RAS was measured by the free-space measurement system. The experiment results revealed that the delamination damage from the impact energy of 15 J did not considerably affect the microwave absorbing performance of the RAS. However, fiber breakage and penetration damage with a relatively large damaged area were occuured when the impact energy was increased up to 40 J and 60 J, and these failures significantly degraded the microwave absorbing characteristics of the RAS.
다관절 로봇 암 기반 고속 열 성형 공정을 활용한 열가소성 복합재 부품 평가
신호영,노지섭,박규범,석창민,권진회,곽병수,남영우,Ho-Young Shin,Ji-Sub Noh,Gyu-Beom Park,Chang-Min Seok,Jin-Hwe Kweon,Byeong-Su Kwak,Young-Woo Nam 한국복합재료학회 2023 Composites research Vol.36 No.5
본 연구에서는 다관절 로봇 암을 활용한 열 성형 공정을 통해 열가소성 복합재 부품을 개발하였다. 유한요소해석을 기반으로 로봇 암이 적용된 고속 열 성형 공정의 최적 공정 변수를 도출하였고, 이를 기반으로 실제 제작 공정을 통해 공정 변수를 구체화하였다. 제작된 부품과 유한요소해석 간의 두께 균일성, 주름 분포를 비교하였고, 이를 통해 유한요소해석의 타당성을 입증하였다. 또한, 제작된 복합재 부품의 성형성을 평가하기 위해 결정화도와 기공률을 측정하였고, 그 결과 우수한 성형성을 보인 것으로 평가하였다. 이에 따라 본 연구는 로봇 암기반의 고속 열 성형 공정을 통한 공정 확립과 이를 통한 복합재 구조의 제작 가능성을 확인하였다.