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- 저자 : 유병일 ( Byeong Il You ) (검색결과 5 건)
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탄소강 프레임과 이중사출을 이용한 경량 복합재료 맨홀 리드의 구조설계 및 수치해석
유병일(Byeong Il You),오윤(Yun Oh),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.1
본 연구에서는 기존 주철 재질 맨홀 리드의 고중량 문제를 해결하기 위해 탄소강 프레임과 이중사출 복합재료로 구성된 복합재료 맨홀 리드를 제안하였다. 먼저 복합재료 맨홀 리드에 사용할 탄소강 프레임의 구조설계를 진행하였는데, 구조해석 시뮬레이션을 이용하여 하중 분산에 효과적인 탄소강 프레임의 격자 구조를 제한요소를 반영하여 결정하였다. 또한, 탄소강 프레임의 무게와 용접 점 수 등으로 간접적으로 제조원가를 비교하고자 하였다. 고려했던 형상 중에서 주어진 하중에서 응력과 변형량이 작게 나타났던 해석결과와 비용 측면을 고려하여 육각형의 탄소강 프레임 격자형상을 가진 복합재료 맨홀 리드를 적절한 설계안으로 채택할 수 있었다. 이는 기존 철제 맨홀 리드보다 42% 정도 무게는 감소하였지만 최대 응력이나 변형량은 기존 철제 리드와 대등한 수준으로 유지할 수 있었다. In this study, a composite manhole lid composed of a carbon steel frame and a double injection composite material was proposed to solve the problem of the currently heavy manhole lids. First, the structural design of the carbon steel frame to be used for composite manhole lids was carried out. The lattice structure of the carbon steel frame for effective load distribution while reflecting the limiting factors was determined by using a structural analysis simulation. In addition, we tried to compare the manufacturing cost indirectly by the weight of the carbon steel frame and the number of welding points. Considering that the analytical result and the cost aspect of the stress and deformation were small at the given load among the considered shapes, the composite manhole lid with the hexagonal carbon steel frame lattice shape could be adopted into the proper design. This is 42% less in weight than conventional manhole lids, but the maximum stress or deformation is kept at the same level as existing iron lids.
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다중벽 탄소나노튜브와 마이크로미터 크기 실리카 입자로 강화된 에폭시 복합재료의 열 안정성에 관한 연구
오윤 ( Yun Oh ),유병일 ( Byeong Il You ),안지호 ( Ji Ho Ahn ),이교우 ( Gyo Woo Lee ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.5
본 연구에서는 에폭시 복합재료의 기계적 물성을 향상시킴과 동시에 상대적 단점으로 지적될 수 있는 열안정성과 치수 안정성의 문제를 개선하고자 에폭시 복합재료를 다중벽 탄소나노튜브와 마이크로미터 크기의 실리카 입자로 강화하였다. 두 충전제는 별도의 개질 없이 전단혼합과 초음파기기만을 이용하는 물리적 방법으로 에폭시 수지 내에 분산시켰다. 두 충전제 함량에 따른 시편의 특성은 인장강도, 열팽창계수, 열전도도 측정을 통해 평가하였으며, 시편의 열 안정성을 보다 넓은 범위에서 고찰하기 위해 열팽창계수를 측정한 결과와 미시역학모델을 이용해 계산한 결과를 비교하였다. 탄소나노튜브 함량 0.6 wt%에 실리카 함량 50 wt%로 강화된 하이브리드 복합재료 시편의 인장강도는 에폭시 복합재료 시편 대비 약 11%의 증가를 보여 가장 좋은 기계적 물성을 나타내었다. 열적 물성을 살펴보면 두 충전제의 함량에 따라 그 결과가 달라지는데, 특히 에폭시 수지 내에 실리카함량이 증가할수록 열팽창계수는 약 36%까지 감소하였고, 이로 인해 시편의 열 변형이 줄어들면서 열 안정성도 개선되었다. 또한 실리카 함량 50 wt%로 강화된 에폭시 복합재료 시편의 열전도도는 약 72% 정도 증가하였다. 두충전제로 강화된 하이브리드 복합재료 시편에서는 보다 향상된 기계적, 열적 물성을 확보할 수 있었다. In this study, to improve the thermal stabilities of the epoxy composite specimens in addition to the enhanced mechanical properties, those were reinforced with carbon nanotubes and micrometer-sized silica particles. To disperse the filler in matrix relatively simple physical process, specimens were fabricated using shear mixing and sonication. Tensile strength, coefficients of thermal expansion and thermal conductivity of the specimens were measured with varied contents of the two fillers. The mechanical and thermal properties were also discussed, and the experimental results of thermal expansion related to the thermal stability of the specimens were compared with those from several micromechanics models. The hybrid composites specimens incorporating 0.6 wt% of carbon nanotubes and 50 wt% of silica particles showed better mechanical properties than the others with increase in tensile strength up to 11%, with respect to those of the baseline specimens. As the silica contents were increased the thermal expansion was reduced down to 36%, and the thermal stability was improved with the decreased thermal deformation. Thermal conductivity of the epoxy composite specimens incorporating 50 wt% of silica particles was enhanced, which demonstrate improvement of 72%. The mechanical and thermal properties of the hybrid composites specimens incorporating the two fillers were improved simultaneously.
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탄소나노튜브 및 실리카 입자로 강화된 하이브리드 복합재료의 기계적, 전기적 물성에 관한 연구
오윤(Yun Oh),유병일(Byeong Il You),안지호(Ji Ho Ahn),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.12
본 연구에서는 기계적 물성을 개선함과 동시에 전기 절연성을 부여하기 위해 에폭시 수지에 탄소나노튜브와 실리카 입자를 혼입하여 하이브리드 복합재료를 제작하였다. 두 충전제의 함량을 변화시켜 제작한 시편으로 인장강도, 영률, 동적기계분석 그리고 전기 비저항을 측정하였으며, 이를 통해 기계적, 전기적 물성을 고찰하였다. 또한 하이브리드 복합재료 시편의 기계적 물성을 평가하고자 영률을 측정한 결과와 미시역학 모델을 이용해 계산한 결과를 비교하였다. 탄소나노튜브 함량 0.6 wt%와 실리카 함량 50 wt%를 첨가하여 제작한 하이브리드 복합재료 시편에서 인장강도 및 영률은 에폭시 복합재료 시편 대비 각각 약 11 %와 35 %의 증가를 보여 가장 높은 기계적 물성을 나타내었다. 에폭시 수지에 전도성 충전제인 탄소나노튜브를 분산시키면 전기 전도성이 향상되었으며, 여기에 절연성 충전제인 실리카를 추가로 혼입한 하이브리드 복합재료 시편에서는 개선된 기계적 물성과 더불어 전기 절연성을 증대시킬 수 있었다. In this study, to enhance the electrical insulation of composite specimens in addition to the improved mechanical properties, the epoxy composite were reinforced with carbon nanotubes and silica particles. Tensile strength, Young’s modulus, dynamic mechanical behavior, and electrical resistivity of the specimens were measured with varied contents of the two fillers. The mechanical and electrical properties were discussed, and the experimental results related to the mechanical properties of the specimens were compared with those from several micromechanics models. The hybrid composites specimens with 0.6 wt% of carbon nanotubes and 50 wt% of silica particles showed improved mechanical properties, with increase in tensile strength and Young’s modulus up to 11% and 35%, respectively, with respect to those of the baseline specimen. The electrical conductivity of the composite specimens with carbon nanotubes filler also improved. Further, the electrical insulation of the hybrid composites specimens with the two fillers improved in addition to the improvement in mechanical properties.
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