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통계적 유한요소모델을 이용한 발포된 금속기지 복합재료의 인장특성
전성식 ( Seong Sik Cheon ) 한국복합재료학회 2004 Composites research Vol.17 No.2
본 연구에서는 폐쇄형 발포금속의 인장 특성을 이해하기 위하여 수정된 단위모델을 제시하였다. 또한 발포금속의 밀도는 가우스 분포에 의거하여 확률적으로 분포한다고 가정하고 본 연구에서 제시된 수정 단위 모델을 조합하여 유한요소 모델을 제안하였다. 이 모델은 실제 인장 시험과 유사한 변형거동을 보이는 것을 확인하였고, 적절한 밀도 분포와 내부 기공을 고려하게 되면, 해석에서 구해진 최대 인장 강도가 근사적으로 실험결과와 일치하는 것을 볼 수 있었다. 또한, 발포 알루미늄의 최대 인장 강도는 밀도 분포의 표준편차보다는 내부 기공 부피분율에 더 민감하게 변하는 것으로 밝혀졌다. In this paper, a modified and representative unit cell model was employed to study the tensile behaviour of closed-cell metallic foams with varying spatial density distribution as well as material imperfections. The density variation was assumed to follow a statistical probability distribution of the Gaussian type. A multiple cell finite element model, utilising the modified unit cell, was developed. The model exhibits deformation patterns similar to those observed in tensile testing. The nominal stress-strain curve obtained from quasistatic tensile of the foam was compared with experimental findings and was found to be in good agreement in the scheme of maximum strength only if the appropriate density distribution and volume fraction of internal imperfections are taken into account. Moreover, maximum tensile strength of the aluminium foam was found to be more sensitive to the volume fraction of imperfection than standard deviation of the density.
발포재가 내장된 직조 탄소섬유 샌드위치 구조의 미소 유한요소 모델링에 관한 연구
장승환(Seung Hwan Chang),전성식(Seong Sik Cheon) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.5
In this paper, a modified unit cell model was employed to characterise the mechanical behaviors of the metallic foam, which can be used for the core material of sandwich structures. Also, a representative unit volume (RUV) FE model was introduced to simulate thermoforming process of carbon fabric-metallic foam sandwich structures. Thermoforming simulations, which capture crimp angles and amplitude changes of carbon fabric with respect to different operational pressure were conducted with the help of RUV FE model. Changed shapes of tow structure after thermoforming were rigorously reflected in the two dimensional models to determine mechanical properties of skin parts, i.e. carbon fabric composites after thermoforming.
적층각도에 따른 단방향 CFRP에서의 중앙 크랙의 파괴 거동에 관한 연구
박재웅 ( Jae-woong Park ),전성식 ( Seong-sik Cheon ),조재웅 ( Jae-ung Cho ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.6
경량화 소재 중 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 카본 섬유를 이용한 섬유구조물이다. 카본과 플라스틱의 특성을 갖는 복합소재이다. 섬유구조는 섬유방향으로 큰 강도를 갖는다. 이러한 경량 소재인 CFRP로 가장 많이 사용되는 것은 직조된 CFRP이다. 직조된 CFRP는 단방향 CFRP에 비하여 구조가 안정적이기 때문이다. 단직조된 CFRP는 고가이다. 따라서 본 연구는 단방향 CFRP의 섬유 구조 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 적층각도 [0/X/-X/0]로 X를 변수로 갖는다. X의 각도 위상이 반전되어 적층된 단방향 CFRP이다. 이러한 단방향 CFRP를 이용하여 중앙 크랙을 갖는 두께 2 mm 판재 형태의 해석 모델을 이용하였다. 해석에서는 핀으로 연결된 상부와 하부에서 하중이 가해지고 있으며 중앙 크랙부분에서 파단을 연구한다. 해석 모델은 CATIA를 이용한 3D Surface 모델로 설계하였다. CFRP 적층을 위해, ANSYS프로그램에서 ACP를 이용한 적층 방향을 결정하여 2개의 적층들을 갖는 해석 모델을 만들었다. 이후 구조해석을 진행하였다. Carbon fiber reinforced plastic (CFRP), one of lightweight materials, is the fiber structure using carbon fiber. It is the composite material that has the characteristics of carbon and plastic. As for the fiber structure, it has the great strength due to fiber direction. CFRP for woven type is used mostly as such a CFRP with lightweight. Woven type is more stable when compared with unidirectional type. On the other hand, woven type is highly priced. Therefore, this study aims to analyze the fiber structure of unidirectional CFRP. In this study, as the stacking angle [0/ X/-X/0], X is the variable. This is unidirectional CFRP in which the angle phase of X has been reversed and stacked. By using such a unidirectional CFRP, the analysis model which had a crack at the center as the form of panel with the thickness of 2 mm was used. On analysis, the load is applied on the upper and lower parts being connected with a pin. The damage in the area near center crack was investigated. As for the analysis model, 3D surface model was designed by using CATIA. For CFRP stacking, the stacking direction was determined by using ACP in ANSYS program and the analysis model with two stacks was made. Afterwards, the structural analysis was carried out.
나노인덴테이션 해석을 통한 Ag/Cu층에서 발생하는 Misfit 전위의 slip 특성에 대한 연구
트란딘롱 ( Long Trandinh ),유용문 ( Yong Moon Ryu ),전성식 ( Seong Sik Cheon ) 한국복합재료학회 2011 Composites research Vol.24 No.3
Ag/Cu층에서 발생하는 misfit 전위를 분석하기 위하여, EAM기법을 활용한 나노인덴테이션 해석을 수행하였다. Nose-Hoover 서모스텟 조건에 의거하여, 2-5nm 정도의 두께를 갖는 필름층에 구형 인덴터로 압입하였다. 해석결과는 misfit 전위에 대한 상대적인 압입위치가, 4nm이하의 필름에 대하여 영향을 미치는 것으로 나타났다. 전위에 의한 슬립 발생할 때 탄성에너지 변화는 Ag/Cu의 연화의 중요한 변수로 작용하며, 각각의 경우에 대하여 임계필름두께에 대해서도 고찰하였다. The EAM simulation of nanoindentation was performed to investigate misfit dislocation slip in the Ag/Cu. The film layer, whose thickness in the range of 2-5nm, was indented by a spherical indenter with the Nose-Hoover thermostat condition. The simulation shows that the indentation position relative to misfit dislocation (MFD) has the effect on the dislocation, glide up or cross slip, for Ag film layer thickness less than 4 nm. Elastic energy variation during MFDs slip was revealed to be a key factor for the softening of Ag/Cu. The critical film layer thickness was evaluated for each case of Ag/Cu according to the spline extrapolation technique.
곽재혁(Kwak, Jae-Hyuck),정광영(Cheon, Seong-Sik),전성식(Jung, Kwang-Young) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-
본 논문에서는 무인정찰기 카메라의 진동에 대한 해석을 동역학 해석 프로그램 ADAMS를 통하여 수행하였다. 정찰시 카메라에 진동이 발생할 경우 시선 불안정화에 의해 정확한 촬영이 불가하다. 이에 진동을 감소시키기 위한 방진구의 최적화를 위하여 정적 처짐량 및 비행기의 운행에 따른 진동에 대한 해석으로 sine sweep, RMS white noise에 대한 해석을 수행하고자 한다.
A Numerical Study on The Three Point Bending Behavior of AluminumFoam Filled Stainless Steel Tube
Md Anwarul Hasan(하산),Amkee Kim(김엄기),Seong-Sik Cheon(전성식),Chang-Hun Lee(이창훈),Hyo-Jin Lee(이효진),Seong-Seock Cho(조성석) 대한기계학회 2004 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2004 No.4
A comprehensive numerical study on the three point bending behavior of Aluminum foam-filled stainless steel tube has been performed. Aluminium alloy foams with various densities were produced and their mechanical properites were evaluated. Finite element(FE) analysis of three point bending test was performed to evaluate bending behavior of foam filled cylindrical structures. Results showed that foam filling offered remarkable increase of bending resistance and enhanced the crashworthiness of the structure. It turned out to prevent the inward fold formation at the compression flange, resulted into the multiple propagating folds and increased the load carrying capacity.
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 2020 Composites research Vol.33 No.6
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. At the engineering and industrial areas, the lightweight composite material has been substituted with the metals, such as steel at the structural parts. This composite material has been applied by the adhesive bonding method, as well as the joint methods with rivets, welds or bolts and nuts. The study on the strength characteristics of adhesive interface is necessarily required in order to apply the method to composite materials. CFRP specimens as the fiber reinforced plastic composites were manufactured easily and this study was carried out. The static experiments were performed under the loading conditions of in-plane and out-plane shears with the inhomogeneous composite TDCB specimens with CFRP, aluminum (Al6061), and aluminum foam (Al-foam). Through the result of this study, the durability on the inhomogeneous composite structure with adhesive interface was investigated by examining the fracture characteristic and the point in time.