초록 ▼

(1) 전 구조 기본설계 및 구조해석: 냉각탑 프레임 및 차기보병 전투 장갑차 구조 배치설계 및 요구조건 확립. 유한요소법을 사용한 전구조 해석. 유전자 기법을 적용하며 기존의 steel 빔에 대한 등가 굽힘강성을 가지는 빔 단면 크기 결정 소재 선정 및 적층 설계
(2) 3D 복합재 단위구조 시험 및 물성예측: 일방향 시편 및 다축경편 시편 (stitch 및 un-stitch)에 대한 기본물성 시험 수행. Stitch 시편의 경우 인장, 압축, 전단 특성은 감소하나 굴곡특성은 향상. 임의 각도에 대한 다축경편 복합재 3차원적

(1) 전 구조 기본설계 및 구조해석: 냉각탑 프레임 및 차기보병 전투 장갑차 구조 배치설계 및 요구조건 확립. 유한요소법을 사용한 전구조 해석. 유전자 기법을 적용하며 기존의 steel 빔에 대한 등가 굽힘강성을 가지는 빔 단면 크기 결정 소재 선정 및 적층 설계
(2) 3D 복합재 단위구조 시험 및 물성예측: 일방향 시편 및 다축경편 시편 (stitch 및 un-stitch)에 대한 기본물성 시험 수행. Stitch 시편의 경우 인장, 압축, 전단 특성은 감소하나 굴곡특성은 향상. 임의 각도에 대한 다축경편 복합재 3차원적 물성치 예측.
(3) Textile 프리폼 성형기술: Stitching 장비 설계/제작, 직조성 확인, 다양한 형상과 크기의 프리폼 제조기술 확립. (J빔, U빔, T빔, H빔, 두꺼운 평판, stiffened panel)
(4) 액상 성형기술: 보강재 투과성 계수, 수지점도 및 경화도 분석을 통한 유동물성 정량화.CVFEM과 고정 격자계를 이용하여 U빔 및 J빔에 대한 충전해석 수행. 충전해석 결과에 따라 금형 설계. 최적의 수지충전 방안에 대한 수지주입 압력 결정. U빔, J빔, 조종수 해치 시제 제작. U빔 (90×170×2400mm), J빔 (244×155×20×300mm), 조종수 해치 (790×710×50mm).
(5) 조종수 해치 시제품 제작. 설계요구 조건 수립 및 기본설계, 방탄성능 만족시키는 소재 선정. 방탄 시험 및 기본물성 시험 수행. 프리프레그, elastomer, tile 및 S2-glass fabric등 다종 재료로 구성된 조종수 해치 액상성형. 섬유체적율 50% 기공율 1.2% 이하 목표 달성.
(6) 체결부 응력해석: 유한요소 해석을 통하여 원공 주위의 응력분포 계산. 다양한 기하학적 변수에 대한 인자연구 수행. U 빔 구조물의 체결구조 해석.
(7) 복합재 특성 및 구조시험: 수분 흡수에 따른 복합재 환경시험. 복합재료 스티칭 효과 시험.
(8) RTM 공정 제어 및 원거리 제어: 3차원 수지유동 해석. Dry spot과 micro-void 모델 개발. 수지 주입 초기와 후기로 구성된 공정제어 알고리즘 개발.

Abstract ▼

(1) Structural design and analysis
- Utilization of FEM code (ANSYS)
- Basic design/analysis of cooling tower structure (static/dynamic)
- Design requirements (deflection and natural frequency)
- Determination of stacking sequence and section size of the beam
(2) Mechanical test and p

(1) Structural design and analysis
- Utilization of FEM code (ANSYS)
- Basic design/analysis of cooling tower structure (static/dynamic)
- Design requirements (deflection and natural frequency)
- Determination of stacking sequence and section size of the beam
(2) Mechanical test and property prediction model of 3D composites
- Stiffness prediction based upon the unit cell
- 3D elastic constants
- Stitched and unstitched specimens
- Mechanical property tests
(3) Textile preforming technology
- Stitching mechanism: lock stitching and chain stitching
- Stitching machine design
- Study on the stitching process: stitching fiber, preform shape
- Development of stitching technique on various geometry of preforms (thick plates, stiffened panels, T- and H-beams.)
(4) Liquid molding process and prototype fabrication
- Determination of process properties: permeability, resin viscosity
- Analytic modeling of resin flow and resin cure.
- Mold design: location and number of gates and vents
- Development of SCRIMP process
- Fabrication of U beam and thick plates using SCRIMP
(5) Stress analysis of composite joints
- FEM code: ANSYS
- Otimization of joint geometry: the arrangement of holes, the distance between holes
- Determination of critical loads for U beam structure
(6) Characterization of composites
- Evaluation of mechanical property degradation due to the moisture absorption
- Effectiveness of stitching yarns on the flextural and interlaminar properties
- Effects of layup arrangement of DEL T fabrics on the strength
(7) Remote process control of RTM process
- Development of on-line control algorithm
- 3D resin flow analysis: CVFEM and 3D non-isothermal process
- Test device for process control: simulator and controller
- On-line RTM process control using internet.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...9
• CONTENTS ...15
• 목차 ...16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...19
• 1.1 기술개요 및 필요성...19
• 1.2 연구개발의 목표...23
• 1.3 연구내용 및 범위...24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 2.1 원재료 및 중간재 기술...27
• 2.2 열경화성 수지 액상성형 기술...29
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...33
• 3.1 Textile 프리폼 제조기술...33
• 3.1.1 2차원 Textile 프리폼...34
• 3.1.2 3차원 Textile 프리폼...36
• 3.2 Stitching에 의한 프리폼 제조기술...39
• 3.2.1 Stitching 기술...39
• 3.2.2 Stitching 장비 설계 및 제작...41
• 3.2.3 직조성 확인...44
• 3.2.4 프리폼 제작...45
• 가. 얇은 평판 프리폼...45
• 나. 두꺼운 평판 프리폼...46
• 다. 빔 구조 프리폼...48
• 라. 일체 구조 프리폼...51
• 3.3 3D 복합재 물성치 시험...53
• 3.3.1 시험편 제작...53
• 3.3.2 시험편 사양 및 시험 종류...56
• 가. 인장시험...56
• 나. 압축시험...57
• 다. 면내 전단시험(In-plane hsear test)...58
• 라. 층간 전단시험...59
• 마. 굽힘시험...59
• 바 Open hole 인장시험...60
• 사. 베어링 인장시험...61
• 3.3.3 기본 물성치 시험...62
• 가. 유리섬유 UD 시편...62
• 나. 유리섬유 DBLT 시편...67
• 다. 탄소섬유 평직 시편...69
• 3.3.4 강도시험...73
• 가. Open hole 인장강도 시험...74
• 나. 베어링 강도 시험...77
• 다. 층간 전단강도 시험...80
• 3.3.5 흡습시험...83
• 가. 시편제작...83
• 나. 흡습율 시험...83
• 다. 인장시험...85
• 라. 압축시험...87
• 마. 층간 전단시험...89
• 3.3.6 Stitch 보강효과 시험...90
• 가. 시편제작...90
• 나. 시험 case...91
• 다. 기계적 특성시험...92
• 라. 결과분석...95
• 3.3.7 Stitch 시편단면...97
• 3.4 Twisted Yarn 복합재료 특성 모델...101
• 3.4.1 탄성계수 모델...101
• 가. 좌표변환...101
• 나. 유효탄성계수...105
• 다. 복합재료 시험...106
• 라. 시험결과...108
• 마. 모델 비교 및 결론...113
• 3.4.2 열전도 모델...115
• 가. 유효 열전도도...116
• 나. 열전도도 시험 및 결과비교...118
• 3.5 액상성형 기술...121
• 3.5.1 성형물성 정량화...121
• 가. 보강재의 유동 전도성...121
• 나. 수지점도 및 경화분석...128
• 3.5.2 수지유동 해석...131
• 가. 수지충전 모니터링...131
• 나. 금형충전 수치해석...132
• 3.5.3 시제성형 및 분석...140
• 가. 요소단품 제작...140
• 나. 2400mm 시제성형...143
• 3.5.4 두꺼운 복합재 성형 연구...146
• 제 4 장 연구개발목표의 달성도 및 대외기여도...149
• 4.1 목표 달성도...149
• 4.2 관련분야 기여도...150
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...152
• 가. 기술적 측면 ...153
• 나. 경제적 측면 ...154
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기슬정보...155
• 제 7 장 참고문헌...157
• 위탁과제 1...162
• 위탁과제 2...216
• 공동연구과제...317
• 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...358