복합 적층 판과 보강 재를 설치한 보강된 복합 적층 패널의 좌굴을 고려한 설계에서, 좌굴이 항상 구조물의 최종 파손을 의미하는 것은 아니므로 이들의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 대한 정확한 이해와 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소 법을 이용하여 적층 메커니즘과 섬유 배향각, 적층 순서 등이 복합 적층 판과 보강된 복합 적층 패널의 좌굴 및 좌굴 후 거동에 미치는 영향을 체계적으로 해석하였고, 각 변수에 따른 좌굴 및 좌굴 후 거동 특성을 분석하였다.

이 논문에서는, 섬유가 보강된 직교 이방성 복합재료의 제작 과정에서 발생하는 잔류 응력을 조사하였다. 직교 이방성 복합 재료의 제작 과정은 경화 과정과 냉각 과정으로 나누어 지며 이 과정에서 발생하는 잔류 응력을 3차원 경계요소법을 이용하여 해석하였다. 모재는 선형 점탄성 거동을 한다고 가정하고, 종속 영역법을 도입하여 해석 모델을 섬유 영역과 모재 영역으로 나누었다. PATRAN을 사용하여 모재에서의 잔류 응력 분포를 도시하였으며 해석 결과를 검토하여 잔류 응력이 국부적으로 모재의 항복을 야기시킬 수 있음을 제시하였다.

본 연구에서는 기지개와 미시구멍으로 구성된 복합재료에 입자보강 복합재료의 등가 재료상수 예측기법인 평균장 근사이론과 등가원리를 적용하여 위상 최적화에 필요한 등가 재료상수와 설계변수와의 상관관계식을 유도하였다. 또한, 유도된 관계식에 중간값을 갖는 설계변수의 수를 줄이기 위하여 벌칙인자를 도입하였다. 그리고 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 벌칙인자가 도입된 위상 최적화문제를 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 해석하였다.

이 논문에서는, 탄성 섬유와 점탄성 기지로 구성된 2차원의 단일방향 복합재료가 높은 제작온도로 부터 실온으로 냉각될때 섬유와 기지사이의 계면에서 발생하는 특이 열응력을 조사하고 있다. 계면을 따라 발생하는 잔류 열응력의 특성을 조사하는데 시간영역 경계요소법을 적용하였다. 수치해석 결과에 의하면, 계면응력들은 자유경계면 근처에 이르러 급속히 커지는데, 이러한 특이 잔류응력들은 자유경계면 가까이에서 국부 항복을 일으키거나 섬유와 기지의 결합분리를 야기시킬수 있다.

페놀수지 결합재에 PAN섬유(PF), PAN계 탄소섬유(CF) 그리고 아라미드 섬유(AF)를 보강재로 사용하여 단일섬유 보강복합재를 제조하였으며 이들 섬유를 각각 두 종류씩 혼성하여 혼성섬유 보강복합재를 제조하였다. 각 보강복합재를 섬유의 보강분율에 따른 마찰 및 마모특성을 시험하였다. CF 보강복합재(CFRP)가 마찰계수와 마모량이 가장 낮게 나타났으며, PF 보강복합재(PFRP)는 가장 높은 마찰계수와 마모량을 나타내었다. PF에 CF나 AF를 보강한 혼성복합재의 경우 마찰계수가 0.311~0.328로 혼성비에 따라서는 큰 차이를 보이지 않은 반면, PF의 보강분율이 증가할수록 마모량은 증가하였다. CF와 AF를 보강한 혼성복합재의 마찰계수는 0.264~0.309로 가장 낮게 나타났고, AF의 보강분율이 증가함에 따라 마찰계수는 증가하는 양상을 나타내었으며, 가장 적은 마모량과 함께 안정된 마모형태를 보였다.

페놀수지 결합재에 보강섬유의 종류에 따라서 내염섬유 보강 복합재(OFRP), 탄소섬유 보강 복합재(CFRP), 유리섬유 보강 복합재(GFRP), 아라미드 섬유 보강 복합재(AFRP)를 제조하였다. 각 보강섬유의 분율을 달리함에 따라 마찰계수 및 마모율을 측정하여 각 보강섬유의 특성이 미치는 영향을 관찰하였다. 아라미드의 섬유량이 45tw%일 때 평균 마찰계수가 0.353-0.383으로 가장 높게 나타난 반면에 핏치계 탄소섬유를 45wt% 보강한 경우 0.164-0.190으로 가장 낮게 나타났다. AFRP와 CFRP의 마모율은 낮게 나타내었으며, GFRP와 OFRP는 섬유분율이 증가함에 따라 급격히 증가하는 양상을 보였다. OFRP는 마모 diagram이 불안정하였으며 CFRP와 AFRP는 대체적으로 안정한 형태를 나타내었다. GFRp는 상당히 불안정한 마모diagram을 나타낸 것으로 보아 마찰 안정성이 가장 떨어짐을 알 수 있었다.

본 연구에서는 2D-woven fabric에 결합재로 페놀수지를 사용하여 성형한 CFRP의 탄화거동을 관찰하였다. TMA분석 결과 적층 두께방향에서는 365-370˚C 법선방향에서는 118-128˚C 에서 치수변화가 일어났다. 각 온도 구간별로 광학현미경으로 관찰한 결과 CFRP제조시 형성된 크랙이나 기공은 열처리온도에 따라 성장하였으며, 400-500˚C 부근에서 새로운 많은 크랙이 형성되었다. 기공률과 밀도가 400-500˚C 에서 급격히 변화한 것을 볼 때 이 구간에서 복합재 내부에서 크랙이 형성 및 성장하는 것을 알 수 있었다. 따라서 CFRP를 탄화할 때 승온속도를 구간별로 조절할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.

The purpose of this study was to evaluate the tensile fracture energy absorption capacity of hybrid fiber reinforced cement composite by strain rate. Experiment result, it was confirmed that PVA suppressed the microcrack around the HSF at the strain rate 101/s, which resulted in the improvement of the pullout resistance of the HSF.

이 연구에서는 무기계 결합재 비율에 따른 섬유보강 복합재료의 압축 및 인장 특성을 조사하였다. 실험 결과, 무기계 분말 재료를 시멘트의 30 % 대체 혼입할 경우, 압축강도, 인장강도 및 인장변형성능은 각각 93.2 MPa, 6.71 MPa, 및 7.65 %로 나타났다. 이는 시멘트만 사용한 복합재료보다 인장변형성능이 약 2.2배 향상된 결과이다.

최근 건설분야에서도 스마트(Smart)라는 개념을 도입한 재료 및 구조방식의 개발에 관한 관심이 고조되고 있다. 특히 기존 콘크리트와 같은 시멘트 복합체에 다양한 전도물질을 혼입하여 외력의 작용시 유발되는 변형을 시멘트 복합체의 저항변화로 평가하는 자기 감지형 건설재료 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 통상적으로 시멘트 복합체는 인장변형에 대한 저항능력이 낮기 때문에 주로 압축변형과 전기적인 저항특성의 상관성을 평가하는 연구 즉, 압축변형 감지능력을 갖는 시멘트 복합체 개발에 관한 연구가 대부분이었다. 본 연구에서는 직접인장하에서 0.5% 인장변형시까지 자기 감지능력을 갖는 변형 경화형 시멘트 복합체(SHCC)를 개발하고 또한 철근의 보강이 SHCC의 자기 감지능력에 끼치는 영향을 평가한다.

본 연구는 전단파괴가 예상되는 기둥 실험체에 부착형 및 구속형 보강재를 적용하여 전단능력 향상과 연성 및 에너지 소산능력을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 축하중과 횡하중을 동시에 저항하면서 전단파괴가 예상되는 실험체를 제작하였으며, 부착형 및 구속형 보강재를 적용한 실험체의 전단보강 성능을 확인하기 위하여 축하중과 동시에 횡하중을 가력실험을 수행하였다. 실험이 진행되면서 기록된 결과를 토대로 하중-변위 곡선을 작성하여 전단보강을 통한 기둥의 보강효과를 비교·분석하였다. 보통모멘트골조 실험체는 8.00%의 층간변위비에서 하중이 급격히 감소함이 나타났다. 그러나 유리섬유 복합체 보강 실험체는 마지막 8.00%의 층간변위에서도 하중이 크게 줄지 않았으며, 이후 더 큰 층간 변위비에서도 하중을 부담할 수 있음을 보여준다. 이러한 차이는 보통모멘트골조보다 유리섬유 복합체로 보강된 실험체의 내진성능확보능력을 보여 준다.

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 거동을 분석하였으며, 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 뭉침현상으로 인해 유동성 측면에서 매우 불리하였으며, 단위용적질량은 다소 감소하였다. 특히, 압축강도는 탄소섬유 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타내었다. 반면 휨 강도는 섬유 길이가 12 mm이고 2% 혼입한 것이 가장 높은 휨 강도를 보였다. 내충격성 시험결과, 보통 모르타르 시편은 완전파괴까지의 낙하횟수가 2∼3회 정도 걸리지만 반면 CFRC 시편은 섬유혼입량이 증가함에 따라 다소 차이가 있지만, 섬유길이가 12 mm이고 섬유혼입량 2% 인 경우 충격에 대한 저항성이 가장 높았다.

섬유보강 시멘트계 복합재료 (이하 FRCC)는 균열 폭의 제어 등의 역학적인 효과뿐 아니라 철근방식에도 효과가 있는 것이 기존의 문헌으로부터 확인되고 있다. 본 연구에서는 아연섬유를 포함한 각종 금속섬유를 이용하여 철근의 방식효과를 부식 촉진 실험에 의해 검토했다. 더욱이 방식효과에 큰 영향을 미치는 염분침투, 희생양극 효과, 전기회로 형성에 주목하여, 각각의 요인에 있어서 검토를 실시했다. 그 결과, 금속섬유를 혼입한 FRCC의 방식효과를 확인할 수 있었으며, 특히 희생 양극효과가 높은 아연섬유의 경우, 염분침투 억제 효과가 뛰어나 내부식 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

The purpose of this study was to evaluate the direct tensile fracture behavior of steel fiber hybrid reinforced cement composite by strain rate. Experiment result, it was confirmed that SSF suppressed the microcrack around the HSF at the strain rate 101/s, which resulted in the improvement of the pullout resistance of the HSF.

In this study, it evaluate the Local damage properties of amorphous metallic fiber reinforced cement composite by different fiber length. 30mm and 15mm length of amorphous metallic fiber was reinforced and fiber volume fraction was set to 1.0, 1.5 vol.%. Flexural test and high speed projectile impact test was performed. As as result, 30mm length of specimen showed more good flexural and impact resistance performance compared to 15mm length of specimen.

In this study, the bending performance of flexural specimens fabricated with ECC was compared with typical reinforced concrete specimens. Test results show that the deflection of specimens made of ECC is increased compared with that of normal concrete specimens, and ductile fracture behavior is shown.

This paper is focused on flexural bahavior of cement composites reinforced with carbon fibers as a part of research for improving a seismic performance of structures using carbon fiber reinforced concrete(CRFC). Flexural behavior test was conducted on respective specimens reinforced with different fiber length(6mm, 12mm) and contents(0%, 0.5%, 1.0%, 2.0%, 3.0%). The result of the test showed that the flexural performance of carbon fiber reinforced cement composites are directly proportional to the fiber contents except for the specimen reinforced with 3% carbon fiber.

The paper presents the experimental investigation on the flexural behavior of Textile Reinforced Concrete (TRC) composite pannel. This new composite material has been developed to improve the structural performance of RC columns. The mechanical behavior under static loading of the composite elements is evaluated through the flexural testing. The first set of specimens was a normal concrete element without the textile. The second set of specimens was strengthened by 3D textile fabric. Testing data are analyzed to investigate the performance of the 3D textile reinforced concrete specimens compared to the performance of the normal elements.