샤르피 충격 실험에 의한 혼화제 포함 시멘트 페이스트의 내충격성 평가

응유옌 트리(Nguyen Tri),김정중(Kim Jung Joong) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.6

본 연구의 목적은 경화된 시멘트 페이스트의 내충격성에 혼화제가 미치는 영향을 실험적으로 평가하는 것이다. 혼화제로는 실리카퓸과 라텍스 폴리머가 사용되었다. 실리카퓸을 혼합한 시멘트 페이스트시편은 실리카퓸을 시멘트 무게의 5%와 10%로 대체하는 것으로 제작 하였다. 라텍스 폴리머를 혼합한 시멘트 페이스트 시편은 액상 라텍스 폴리머를 시멘트 무게의 5%와 10%로 추가하고 투입된 액상 폴리머 무게의 2배 만큼 물의 양을 감소하여 제작하였다. 모든 시편의 물 바인더 비는 0.5를 사용하였다. 내충격성은 샤르피 충격 실험으로 평가하였다. 실험 결과 라텍스 폴리머와 실리카퓸 혼합 시 내충격성이 향상되었고, 라텍스 폴리머와 실리카퓸의 혼합 양에 따른 내충격성의 차이도 확인할 수 있었다. The objective of this study is to investigate the effect of admixtures on the impact resistance of hardened cement pastes. Latex polymer and silica fume were selected additives for this study. The specimens for cement pastes with silica fume were produced by replacing 5% and 10% (by weight) of cement contents with silica fume, while those with latex polymer were produced by adding as much as 5% and 10% (by weight) of latex polymer and reducing the water content by as much as twice the added latex polymer contents. All specimens were prepared with a water to binder ratio of 0.5. The impact resistance was determined through Charpy impact experiments, and the results showed enhanced impact resistances from both additives. Additionally, the influence of different dosage contents of latex polymer and silica fume were also clarified in this study.

B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재의 계면 제어를 통한 내충격 특성의 향상

박종복,이태규,이동현,조승찬,이상관,홍순형,류호진 한국복합재료학회 2020 Composites research Vol.33 No.5

본 연구에서는 B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재의 내충격성을 향상시키기 위하여 B4C/Al7075 계면의 제어법을 개발하고 제어된 계면의 특성에 관하여 분석하였다. 이를 위해 B4C 타일 표면에 B2O3, Ni, 그리고 Si을 각각 열산화, 무전해도금, 그리고 플라즈마 용사법을 이용하여 코팅하였다. 이후 코팅된 B4C 타일을 액상가압법을 이용하여 B4C/Al7075 복합재 내부에 삽입하여 B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재를 제작하였다. 코팅의 효과를 체계적으로 분석하기 위해 계면에너지, 접합 강도, 그리고 내충격성을 측정하였다. 모든 코팅이 계면에너지, 계면강도, 내충격성을 증가시켰으며 특히 B2O3 코팅 시 내충격성이 86.8% 증가하였다. 본 연구는차세대 경량 장갑, 방탄소재로 주목받고 있는 B4C/Al 계열 복합재의 성능을 향상시키는 핵심적인 표면처리법을개발, 분석한 것에 의의가 있다. In this study, in order to improve the impact resistance of the B4C tile-inserted B4Cp/Al7075 hybrid composite, a control method of the B4C/Al7075 interface was developed and the characteristics of the controlled interface were analyzed. B2O3, Ni, and Si were coated on the B4C tile surface using additional thermal oxidation, electroless plating, and plasma spraying. The coated B4C tile is inserted into the B4Cp/Al7075 composite material using the liquid pressurization method. Interfacial energy, bonding strength, and impact resistance were measured to analyze the effect of the coating. All coatings enhanced interfacial energy, bonding strength, and impact resistance, and in particular, it was confirmed that the impact resistance increased by 86.8% when B2O3 coating was used. This study is significant in developing and analyzing a core surface treatment method that improves the performance of B4C/Al series composites, which are attracting attention as next-generation lightweight amour and bulletproof materials.

모델링 및 시뮬레이션 기반의 함정용 수직발사형 발사체의 수중폭발 충격에 대한 내충격성 확보 방안 연구

이승진,권정일,유경식,박진용 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.4

본 연구는 모델링 및 시뮬레이션을 이용하여 수중폭발 충격이 함정에 탑재되는 수직발사형 발사체에 전달될 때의 반응을 검토하고 발사체 보호를 위해 내충격성을 확보하는 방안에대한 것이다. 정확한 수학적 모델을 확보하기 위하여 유사 장비에 대한 동특성 시험을 수행하였으며 이를 기반으로 수학적 모델을 보완하였다. 그리고 보완된 수학적 모델에 이용하여 수직발사체에 BV043 규격에서 정한 수중폭발에 의한 충격이 전달되는 상황을 시뮬레이션 하였다. 1차 시뮬레이션 결과 비행체의 구조물이 견딜 수 없는 충격이 전달되는 것을 확인하였으며, 링스프링 구조의 완충기를 사용하여 비행체를 보호하는 방안을 연구하였다. 또한 링스프링 완충기의 설계 변수를 변경한 여러 경우에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 링스프링 완충기가 함정탑재용 수직발사 비행체의 내충격성을 더 증가시킬 수 있음을 확인하였다. This study examines the response when the shock by underwater explosion is transmitted to a vertical launch air-vehicle mounted on a ship using modeling and simulation, and is about a plan to increase method shock resistance to protect the air vehicle. In order to obtain an accurate mathematical model, a dynamic characteristic test was performed on similar equipment, and through this, the mathematical model could be supplemented. And, using the supplemented mathematical model, the air vehicle simulated the shock response by the underwater explosion specified in the BV043 standard. As a result of the first simulation, it was confirmed that air vehicle could not withstand shock, and air vehicle protection method using a ring spring type shock absorber was studied. In addition to the basic shape of abosber, it was confirmed that the ring spring absober can be used to increase the impact resistance of a shipborn vertical launch vehicle by performing simulations for each case by changing deseign varables.

섬유혼입률 및 섬유길이 변화에 따른 탄소섬유 보강시멘트 복합재료의 역학적 특성과 내충격성 검토

허광희,송기창,박종건,한윤정,임채영 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.23 No.4

Recently, the applications of carbon fiber have been broader than ever when it comes to such industrials as automobiles, ships, aerospace,civil engineering and architecture because of their lightweight-ness and high mechanical properties. This study analyzed mechanical properties andflexural behavior of carbon fiber reinforced cement composites(CFRC) with different fiber contents and fiber lengths, and also impact resistance bynatural drop test on mortar specimens was compared and examined. In addition, contents of carbon fiber(CF) were varied by 0.5%, 1.0%, 2.0% and3.0%. Fiber lengths was used for 6 mm and 12 mm, respectively. As a result of the test, the flow value was very disadvantageous in terms of fluiditydue to the carbon fiber ball phenomenon, and the unit weight was slightly reduced. In particular, the compressive strength was decreased with increasingcarbon fiber contents. On the other hand, the flexural strength was the highest with 12 mm fiber length and 2% fiber content. As the results of theimpact resistance test, the specimens of plain mortar takes about 2∼3 times to final fracture, while the specimens of CFRC is somewhat differentdepending on the increase of the fiber contents. However, when the fiber length is 12 mm and the fiber content is 2%, the impact resistance was thehighest. 탄소섬유는 경량이면서 높은 기계적 특성 때문에 우주항공, 선박, 자동차, 토목 및 건축과 같은 산업분야에서 그 어느 때 보다 더 광범위하게 적용되고 있다. 본 연구는 섬유혼입률 및 섬유길이 변화에 따른 탄소섬유 보강시멘트 복합재료( CFRC)의 역학적 특성과 휨 거동을분석하였으며, 또한 자연 낙하시험에 의한 모르타르 시편에 대한 내충격성을 비교, 검토하였다. 더불어, 탄소섬유(CF)의 혼입률은 0.5%,1.0%, 2.0% 및 3.0%로 변화를 주었으며, 각각의 섬유길이는 6 mm와 12 mm를 사용 하였다. 실험결과, 플로우 값은 탄소섬유의 뭉침현상으로인해 유동성 측면에서 매우 불리하였으며, 단위용적질량은 다소 감소하였다. 특히, 압축강도는 탄소섬유 혼입량이 증가함에 따라 감소하는것으로 나타내었다. 반면 휨 강도는 섬유 길이가 12 mm이고 2% 혼입한 것이 가장 높은 휨 강도를 보였다. 내충격성 시험결과, 보통 모르타르시편은 완전파괴까지의 낙하횟수가 2∼3회 정도 걸리지만 반면 CFRC 시편은 섬유혼입량이 증가함에 따라 다소 차이가 있지만, 섬유길이가12 mm이고 섬유혼입량 2% 인 경우 충격에 대한 저항성이 가장 높았다.

경량벽체의 내충격성 시험에 사용되는 경질 충격체의 하중 특성

최수경,송정현,김상헌,이영도 한국건축시공학회 2014 한국건축시공학회지 Vol.14 No.4

The demand for the lightweight wall has increased as the structure of the multi-unit dwelling has shift to therahmen structure. The lightweight wall is required to secure certain degree of shock resistance for the structuralsafety. The study performed the load analysis test for 7 small hard bodies with different masses and shapes and 5hard materials which applied the impact load on the wall. It was found out from the experiment that differentpendulum weight doubled the load maximum even though the shock energy was the same. In addition, the studycompared and analyzed the weight of materials and the load of small hard bodies to propose fundamental data for thematerial design of the lightweight wall. 공동주택의 구조형식이 기둥식 구조로 이행되면서 경량벽체의 수요가 증가하고 있다. 경량벽체는 구조적 안전을위해 소정의 내충격성을 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는질량과 형상이 다른 경질 충격체 7종류와 일상적으로 벽체에 충격하중을 가하는 단단한 물체 5종류를 대상으로 하중해석 실험을 실시하였다. 충격에너지가 같아도 추의 질량이다르면 하중의 크기가 최대 2배 이상 차이가 난다는 것을실험적으로 규명하였다. 또한 경질 충격체의 하중과 실제물체의 하중을 비교 분석하여 경량벽체의 재료설계를 위한기초적 자료로서 제시하였다.

인공신경망을 이용한 연료셀 형상 최적화 연구

김현기,김성찬,이종원,황인희,Kim, Hyun-Gi,Kim, Sung-Chan,Lee, Jong-Won,Hwang, In-Hee 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.1

회전익 항공기에 광범위하게 적용되고 있는 내충격성 연료셀은 항공기 추락 시 탑승자의 생존성 향상에 크게 기여하고 있다. 미육군에서는 항공기 추락 후 화재에 의한 인명손실을 원천적으로 방지하기 위해 군용 회전익기 역사의 초기 단계부터 연료셀 고유의 내충격성에 관련된 군사규격을 제정하여 적용해 왔다. 국외 전문제작 업체들은 장기간의 경험에 의존하여 연료셀을 개발하고 있으며, 충돌충격시험에 따른 시행착오의 결과를 설계 및 제작과정에 재반영하고 있다. 이러한 연료셀 충돌충격시험은 시편자체의 제작비용 및 준비기간이 상당히 소요되므로, 설계 초기단계부터 충돌충격시험에 대한 일련의 수치적 모사를 통해 실물에 의한 시행착오의 가능성을 최소화해야 한다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 Autodyn으로 연료셀 충돌충격시험에 대한 다수의 수치해석을 수행, 등가응력 분석을 통해 적절한 설계변수를 선정하였다. 또한 인공신경망과 모의풀림 방법을 연동시켜 연료셀 형상을 내충격성능 측면에서 최적화하였다. Crashworthy fuel cells have been widely implemented to rotorcraft and rendered a great contribution for improving the survivability of crews and passengers. Since the embryonic stage of military rotorcraft history began, the US army has developed and practised a detailed military specification documenting the unique crashworthiness requirements for rotorcraft fuel cells to prevent most fatality due to post-crash fire. Foreign manufacturers have followed their long term experience to develop their fuel cells, and have reflected the results of crash impact tests on the trial-and-error based design and manufacturing procedures. Since the crash impact test itself takes a long-term preparation efforts together with costly fuel cell specimens, a series of numerical simulations of the crash impact test with digital mock-ups is necessary even at the early design stage to minimize the possibility of trial-and-error with full-scale fuel cells. In the present study a number of numerical simulations on fuel cell crash impact tests are performed with a crash simulation software, Autodyn. The resulting equivalent stresses are further analysed to evaluate a number of appropriate design parameters and the artificial neural network and simulated annealing method are simultaneously implemented to optimize the crashworthy performance of fuel cells.

공동주택에서의 건식 경량벽체 실용화 연구 : 드라이 월 시스템의 수평하중 저항성 및 내충격성을 중심으로

윤상천 경주대학교 지역개발연구소 2001 地域開發論叢 Vol.- No.4

This study is to assess the partition wall's resistance capability against cracks or distortions caused by outside impact including human body pressure as well as general objects. This test aims at providing possible usage of wall systems through analysing composition method's impact on performance for partition wall at home after research on the performance criteria and test methods for the Horizontal and Impact ldad resistance at home and abroad. The test results show that the performance is up to the composition of components of gypsum board's partition fall. In order words, more resistance can be obtained under the following condition : the more narrow the distance between steel studs is and the thicker the gypsum board's thickness when the distance between studs remain the same.

회전익 항공기용 연료 셀 형상 최적화 연구

김현기,김성찬,이종원,황인희,정승택 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

회전익 항공기에 광범위하게 적용되고 있는 내충격성 연료셀은 항공기 추락 시 탑승자의 생존성 향상에 크게 기여하고 있다. 미육군에서는 항공기 추락 후 화재에 의한 인명손실을 원천적으로 방지하기 위해 군용 회전익기 역사의 초기 단계부터 연료셀 고유의 내충격성에 관련된 군사규격을 제정하여 적용해왔다. 국외 전문제작 업체들은 장기간의 경험에 의존하여 연료셀을 개발해오고 있으며, 충돌충격시험에 따른 시행착오의 결과를 설계 및 제작과정에 재반영하고 있다. 이러한 연료셀 충돌충격시험은 시편자체의 제작비용 및 준비기간이 상당히 소요되므로, 설계 초기단계부터 충돌충격시험에 대한 일련의 수치적 모사를 통해 실물에 의한 시행착오의 가능성을 최소화해야 한다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 Autodyn 으로 연료셀 충돌충격시험에 대한 다수의 수치해석을 수행, 등가응력 분석을 통해 적절한 설계변수를 선정하였다. 또한 인공신경망과 모의풀림 방법을 연동시켜 연료셀 형상을 내충격성능 측면에서 최적화하였다. Crashworthy fuel cells have been widely implemented to rotorcraft and rendered a great contribution for improving the survivability of crews and passengers. Since the embryonic stage of military rotorcraft history began, the US army has developed a detailed military specification documenting the unique crashworthiness requirements for rotorcraft fuel cells to prevent most fatality due to post-crash fire. Foreign manufacturers have followed their long term experience to develop their fuel cells, and have reflected the results of crash impact tests on the trial-and-error based design and manufacturing procedures. Since the crash impact test itself takes a long-term preparation efforts together with costly fuel cell specimens, a series of numerical simulations of the crash impact test with digital mock-ups is necessary even at the early design stage to minimize the possibility of trial-and-error with full-scale fuel cells. In the present study a number of numerical simulations on fuel cell crash impact tests are performed with a crash simulation software, Autodyn. The resulting equivalent stresses are further analyzed to evaluate a number of appropriate design parameters and the artificial neural network and simulated annealing method are simultaneously implemented to optimize the crashworthy performance of fuel cells.

비균일 진주층 모사 다층형 복합재료의 내충격성에 관한 수치해석

이태희,고권환,홍정욱 한국전산구조공학회 2022 한국전산구조공학회논문집 Vol.35 No.4

Significant efforts have been devoted to developing high-performance composite materials by emulating the structure of biological creatures with superior mechanical characteristics. Nacre has been one of the most sought-after natural structures due to its exceptional fracture toughness compared with the constituent materials. However, the effect of manipulating the nacre-like geometry on the impact performance has not been fully investigated thus far. In this study, composites of randomly manipulated nacreous geometry are numerically developed and the impact performance is analyzed. We develop an algorithm by which the planar area of platelets in the nacre-like design is randomly resized. Thereafter, the numerical models of nonuniform nacre-patterned multi-layer structures are developed and the drop-weight impact simulation is performed. The impact behaviors of the model are evaluated by using the ratio of absorbed energy, the von Mises stress distribution, and the impact force-time curve. Therefore, the effect of the geometric irregularity on the nacre-patterned design is elucidated. This insight can be efficiently utilized in establishing the optimum design of the nacre-patterned structure. 우수한 역학적 성능을 가진 생물체의 구조를 모방하여 고성능의 복합재료를 개발하려는 노력이 최근 활발히 이뤄지고 있다. 진주층 구조는 구성재료 대비 월등히 높은 파괴인성을 지닌다는 점에서 촉망받는 자연 모사 구조 중 하나이다. 하지만, 진주층 모사 구조의 형상이 변형될 때 구조의 충격성능이 어떻게 달라지는지에 관한 연구는 아직 충분히 진행되지 않았다. 본 연구에서는 무작위로 변형된 진주층 모사 복합재의 수치모델을 개발하고 충격성능을 분석하였다. 먼저, 균일한 진주층 모사 패턴에서 플레이트 판의 평면 크기를 무작위로 변형하는 알고리즘을 개발하고 이를 활용하여 불균일한 진주층 패턴 모사 구조를 모델링하였다. 그 후, 낙하충격 시뮬레이션을 수행하고 해당 모델의 충격거동을 에너지 흡수율과 본 미세스 응력 분포, 충격력-시간 그래프를 활용하여 평가하였다. 수치해석결과를 바탕으로, 충돌 범위 주변 플레이트 판의 기하학적 형상이 불균일할수록 진주층 모사 구조의 내충격성이 저하됨을 입증하였다. 이러한 진주층 모사 형상에 대한 심층적인 이해는 진주층 모사 구조의 최적설계를 수립하는 데 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

UHMWPP 복합소재 공정 연구

정도연(Dyjeong Jeong),이종수(Jongsu Lee) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

최근 우수한 내충격성을 가지면서 저 비중으로 자동차 내/외장 부품용으로 알루미늄 소재 등의 대체가 가능한 복합재의 니즈가 요구되어지고 있으며 연비절감 등을 위한 자동차의 경량화 이슈가 높아짐에 따라 폴리프로필렌의 비중을 가지면서 고강성의 특성을 지니 UHMWPP의 연구개발의 관심이 높아지고 있다. 상기 소재는 유화사에서 중합된 UHMWPP 파우더 형상으로 가공 및 성형을 하여 부품 및 모듈을 제작하여 최종 제품으로 내연기관 자동차 및 전기차의 카울크로스멤버, 도어이너판넬 및 테일게이트에 활용하고자 하며 이를 위해서는 범용 폴리프로필렌과는 다른 분자량의 극대화와 고점성의 발현으로 인하여 고분자 소재의 가공방식으로는 가공의 어려움이 있어 새로운 형태의 복합화 기술이 필요로 하며 이에 연구개발을 하고자 하였다.