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알루미늄 폼 및 허니컴 샌드위치 복합재료의 압축실험에 관한 연구
Study on Compression Tests of Aluminum Foam and Honeycomb Sandwich Composites 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.12 no.9, 2011년, pp.3802 - 3807  

방승옥 (공주대학교 대학원 기계공학과) ,  김기선 (공주대학교 기계자동차공학부) ,  김세환 (공주대학교 기계자동차공학부) ,  송수구 ((주) 동신) ,  조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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본 연구에서는 알루미늄 폼 및 허니컴 샌드위치 복합재료의 면내 외 압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 하중-변위의 관계를 분석하고 압축 특성을 비교한다. 시험편은 만능재료시험기를 사용하여 1 mm/min로 압축을 하였다. 실험과정은 카메라로 촬영하고, 로드셀에서 나오는 데이터는 컴퓨터로 저장하였다. 실험결과를 보면 하중이 증가함에 따라 알루미늄 폼 및 허니컴 심재에 좌굴이 발생하였다. 면내 압축실험에서 알루미늄 폼 및 허니컴 샌드위치 시험편의 압축 최대하중은 비슷하였다. 그러나 비중을 고려하면 허니컴이 폼보다 압축 특성이 더 우수하다. 면외 압축실험에서도 알루미늄 허니컴 샌드위치 복합재료의 압축 최대하중이 알루미늄 폼 샌드위치 복합재료보다 높게 나왔다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, in-plane and out-plane compression tests of aluminum foam and honeycomb sandwich composites were carried out. Through these tests, the relationships of load-displacements were analyzed and the compression characteristics were compared with each other. The specimens were compressed wit...

주제어

#Composite   #Aluminum Foam   #Honeycomb   #Compression Test   #Load-Displacement Curve  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 면내·외 압축실험으로 알루미늄 폼 및 허니컴 샌드위치 복합재료의 파괴 모습을 관찰하고, 하중-변위의 관계를 분석하였다.
  • 본 연구에서는 압축실험을 통하여 알루미늄 폼 샌드위치 복합재료와 알루미늄 허니컴 샌드위치 복합재료의 기계적 특성을 비교하였다. 면내·외 압축실험으로 알루미늄 폼 및 허니컴 샌드위치 복합재료의 파괴 모습을 관찰하고, 하중-변위의 관계를 분석하였다.
  • 코어의 상·하부에는 두께 1 mm의 알루미늄 판을 에폭시 접착제로 접합시키고 가로 33 mm, 세로 33 mm, 높이 20 mm의 치수를 갖도록 가공하였다.

대상 데이터

  • 면내·외 압축실험의 시험편은 그림 1과 같이 셀 크기가 6.35 mm, 벽 두께가 0.05 mm인 알루미늄 3003 호일을 사용한 허니컴 코어와 0.3 g/cm3 정도의 밀도를 갖는 닫힌 셀(closed cell) 알루미늄 폼 코어를 사용하였다.
  • 본 실험에서 사용한 장치는 만능재료시험기인 SHIMADZU AG-X로 최대 용량은 250 kN이며, 시험장치 구성은 그림 2와 같다.
  • 실험에 사용된 알루미늄 폼 샌드위치와 알루미늄 허니컴 샌드위치 시험편의 개수는 표 1에 나타나 있으며 총 12개를 가지고 실험을 하였다.
  • 코어의 상·하부에는 두께 1 mm의 알루미늄 판을 에폭시 접착제로 접합시키고 가로 33 mm, 세로 33 mm, 높이 20 mm의 치수를 갖도록 가공하였다. 오차를 최소화하기 위하여 알루미늄 폼 샌드위치는 14 g, 알루미늄 허니컴 샌드위치는 8 g의 질량을 갖는 시험편으로 선정하여 실험하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합재료는 어떤 소재인가? 복합재료는 기존의 철강재에 비해 가벼우면서도 내구성은 물론 에너지 절감과 안전성을 극대화 시킬 수 있는 소재로 각광받고 있으며, 다양한 분야에서 복합재료를 이용한 구조물이 사용되어지고 있다.
항공 우주산업과 같은 분야에서 복합재료가 쓰이는 이유는 무엇인가? 항공, 우주산업에서 항공기의 동체, 날개 및 헬리콥터의 로터 블레이드에는 탄소섬유/에폭시(Carbon fiber/epoxy) 등의 복합재료를 외피재(Skin)로 하고 노멕스(Nomex)나 알루미늄 허니컴(Honeycomb)을 심재(Core)로 하는 샌드위치 복합재료가 널리 쓰이고 있다. 이는 구조물의 무게를 감소시키면서 높은 굽힘 강도 및 강성을 얻을 수 있기 때문이다.
알루미늄 폼은 어느 분야에서 활용이 증가되고 있는가? 알루미늄 폼은 다공성 구조체로 고체 알루미늄 금속에 비하여 비중이 1/10 정도로 작고, 충격에너지 흡수가 우수하여 자동차범퍼, 충격흡수재, 선박, 항공기의 내·외장재 및 건축 분야에서 그 활용이 날로 증가되고 있는 추세이다[1-3].
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참고문헌 (6)

  1. J. Zhou and W. O. Soboyejo, "Compression-compression fatigue of open cell aluminum foams: macro-/micro-mechanisms and the effects of heat treatment", Materials Science and Engineering A, Vol. 369, Issues. 1-2, pp. 23-35, March, 2004. 

    상세보기 crossref

  2. S. S. Kim, "Study of Proprties Foaming Glass from Waste Glass", 2007 Spring Conference Proceeding of KAIS, pp. 126-128, May, 2007. 

  3. H. J. Chung, K. Y. Rhee, B. S. Han and Y. M. Yoo, "Tensile and Compression Behaviour of Al Foam FEM Using 3D Scan", 2006 Autumn Conference Proceeding of KSPE, pp. 255-256, October, 2006. 

  4. S. Y. Park, H. I. Doh, M. S. Hwang, H. B. Eun and W. J. Choi, "Basic Design of Composite Wing Box for Light Aircraft", Transactions of KSAS, Vol. 32, No. 3, pp. 74-81, April, 2004. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. S. M. Jun, M. K. Lee and J. H. Lee, "A Multidisciplinary Design Optimization Study for Aircraft Composite Wing with Tip Store", Transactions of KSAS, Vol. 32, No. 2, pp. 24-30, March, 2004. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. W. H. Lee, S. C. Han and W. T. Park , "Buckling Analysis of Laminated Composite Plates under the In-plane Compression and Shear Loadings", Transactions of KAIS, Vol. 11, No. 12, pp. 5199-5206, December, 2010. 

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