Composites Research

The Korean Society for Composite Materials (한국복합재료학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A basic study on the prediction of local material behavior of composite bone plate for metaphyseal femur fractures

대퇴골 골 간단 부 골절치료용 복합재료 고정판의 국부적 거동 예측을 위한 기초 연구

  • 유성환 (중앙대학교 기계공학부 대학원) ;
  • 손대성 (중앙대학교 기계공학부 대학원) ;
  • 장승환 (중앙대학교 기계공학부)
  • Published : 2011.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper presents an estimating method for local property changes and failure prediction of composite materials experiencing large shear deformation during draping process. The bone plate for the metaphyseal femur fracture was chosen to apply the presented method because it has complex geometry. The local property changes due to macro-/microscopic deformations of fabric composites during draping process were evaluated by various tests and the result was applied to predict static/fatigue behaviors of the bone plate. This paper was expected to present useful information on the design of composite structures with complex geometry and their performance evaluation.

본 논문은 복잡한 형상으로 드레이핑 성행된 직물 복합재료 구조의 국부적 물성 변화 및 재료거동 예측을 위한 방법을 제시하였다. 제안된 방법을 적용하기 위해 대퇴골 골 간단 부 골절치료용 고정판을 대상으로 선정하였다. 드레이핑 공정 종 발생하는 재료의 거시적/미시적 변형에 의한 국부적 재료물성 변화를 다양한 실험을 통해 검증하고, 그 결과를 복잡한 형상을 가지는 고정판의 정적/피로 거동 예측에 활용하였다. 본 논문은 복잡한 형상을 가지는 복합재료 구조물의 설계 및 성능평가에 유용한 정보와 해석방법을 제시할 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. 배지명, "섬유강화복합재료", 대한치과의사협회지, 제47권, 제1호, 2009, pp. 17-24.
  2. 이대길, 오박균, "복합재료 자동차 부품의 설계 및 제조 방법", 자동차공학회지, 제16권, 제2호, 1994, pp. 45-54.
  3. 송오섭, 김근택, "CAS 복합재료 항공기 날개의 에일러론 역전 특성 연구", 한국항공우주학회지, 제37권, 제12호, 2009, pp. 1192-1200.
  4. S.B. Sharma, M.P.F. Sutcliffe, and S.H. Chang, "Characterisation of material properties for draping of dry woven composite material", composites: Part A, Vol. 34, No. 12, 2003, pp, 1167-1175. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2003.09.001
  5. J.R. Duflou, J. De Moor, I. Verpoest, and W. Dewulf, "Environmental impact analysis of composite use in car manufacturing", CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol. 58, No. 1, 2009, pp. 9-12. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.03.077
  6. S.H. Kim, S. H. Chang and H.J. Jung, "The finite element analysis of a fractured tibia applied by composite bone plates considering contact conditions and time-varying properties of curing tissues", Composite Structures, Vol. 92, No.9, 2010, pp. 2109-2118. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.09.051
  7. Z. M. Huang, and K. Fujihara, "Stiffness and strength design of composite bone plates", Composites science and technology, Vol. 65, No. 1, 2005, pp. 73-85. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.06.006
  8. 김주호, 장승환, "골절 치료를 위한 복합재료 고정판 기초 설계 및 특성 평가" 한국 복합재료학회지, 제20호, 제5호, 2007, pp. 7-12.
  9. S. Ramakrishna, J. Mayer, E. Wintermantel, Kam W. Leong, "Biomedical applications of polymer-composite materials: a review", Composite science and technology, Vol. 61, No.9, 2001, pp. 1189-224. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(00)00241-4
  10. 이원오, 엄문광, 변준형, Jian Cao "편향 인장 및 트렐리스 시험에 의한 직물 복합재료의 면내 전단 물성 평가", 한국복합재료학회지, 제23권, 제5호, 2010, pp. 8-14.
  11. ASTM D 695 - 02a, "Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics."
  12. 유성환, 박석원, 장승환, "직조구조차이와 적층각의 변화에 따른 섬유강화복합재료의 압축 특성", 한국복합재료학회지, 제22권, 제1호, 2009, pp. 15-21.
  13. S. H. Yoo, S. W. Park, and S. H. Chang, "An experimental study on the effect of tow variations on compressive characteristics of plain weave carbon/epoxy composites under compressions", Composite Structures, Vol. 92, No. 3, 2010, pp. 736-744. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.09.012