표제지
목차
요약 10
Abstract 11
제1장 서론 12
제2장 이론적 배경 14
2.1. 인공발의 현황 14
2.2. 복합재료의 개요 16
2.2.1. 탄소 섬유 19
2.2.2. 프리프레그(Prepreg) 24
2.2.3. 오토클레이브를 이용한 복합재료의 성형법 27
2.3. 의지(義肢)-다리 의지의 구조강도 시험 29
2.3.1. 주요 강도 시험 요약 29
2.3.2. 의지(義肢)용 발 또는 발 장치의 별도의 시험 34
제3장 연구 내용 36
3.1. 프리프레그 종류에 따른 시험편 제조 36
3.1.1. 프리프레그 6종 선정 및 적층 36
3.1.2. 오토클레이브를 이용한 성형 및 시료제조 39
3.2. 굴곡 강도 시험 41
제4장 실험결과 및 고찰 43
4.1. 성형 조건에 따른 수축률 변화 평가 43
4.2. 성형 조건에 따른 굴곡 강도 변화 45
4.2.1. 성형조건(1) (성형온도 : 140℃, 압력 : 4.5 ㎏f) 45
4.2.2. 성형조건(2) (성형온도 : 120℃, 압력 : 4.5 ㎏f) 47
4.2.3. 성형조건(3) (성형온도 : 160℃, 압력 : 4.5 ㎏f) 49
4.2.4. 성형조건(4) (성형온도 : 140℃, 압력 : 2.5 ㎏f) 51
4.2.5. 성형조건(5) (성형온도 : 140℃, 압력 : 6.5 ㎏f) 53
4.2.6. Prepreg 100A에 대한 굴곡 강도 변화 55
4.2.7. Prepreg 150A에 대한 굴곡 강도 변화 57
4.2.8. Prepreg 200A에 대한 굴곡 강도 변화 59
4.2.9. Prepreg 250A에 대한 굴곡 강도 변화 61
4.2.10. Prepreg 150C에 대한 굴곡 강도 변화 63
4.2.11. Prepreg 150E에 대한 굴곡 강도 변화 65
제5장 인공발 시제품 제작 및 구조강도 시험 67
5.1. 인공발 시제품 제작 67
5.2. 구조강도 시험 및 결과 69
제6장 결론 77
Reference 79
Table 1. Classification of carbon fiber composite materials 23
Table 2. Types of composite material forming method 27
Table 3. Structural strength test method of prosthetic foot 32
Table 4. Property of prepreg according to epoxy content 36
Table 5. Layout design 37
Table 6. Shrinkage change according to temperature at fixed pressure 43
Table 7. Shrinkage change according to pressure at fixed temperature 44
Table 8. Test environment of prosthetic foot 69
Table 9. Test standards of prosthetic foot 70
Table 10. Test conditions of prosthetic foot 71
Table 11. Static proof test 73
Table 12. Static ultimate strength test 74
Table 13. Test result of prosthetic foot 76
Fig. 1. Overseas functional prosthetic foot KEEL 14
Fig. 2. Typical shape of carbon fiber(PAN-based carbon fiber) 19
Fig. 3. Manufacturing process of carbon fiber 20
Fig. 4. (a)Cross-sectional and structural model of PAN-based carbon fiber... 21
Fig. 5. Thermal properties of carbon fiber 22
Fig. 6. Material location of prepreg 24
Fig. 7. Prepreg sheet 25
Fig. 8. Autoclave 28
Fig. 9. The reference plane of the prosthetics test, the reference line,... 29
Fig. 10. Load cycle parameters for the principal cyclic test 31
Fig. 11. Test configuration for the separate static ultimate strength test... 33
Fig. 12. Position of foot in test equipment 34
Fig. 13. Load cycle parameters for the separate cyclic test for ankle-foot... 35
Fig. 14. Six types of prepreg cutting 38
Fig. 15. Prepreg lamination & vacuum process 38
Fig. 16. Autoclave molding conditions 39
Fig. 17. Autoclave molding process 40
Fig. 18. Form removal & test specimen processing 40
Fig. 19. Universal Testing Machine (UTM). 41
Fig. 20. Flexural strength test & specimen photograph. 42
Fig. 21. Bending load vs. displacement curve under molding conditions(1)... 46
Fig. 22. Bending load vs. displacement curve under molding conditions(2)... 48
Fig. 23. Bending load vs. displacement curve under molding conditions(3)... 50
Fig. 24. Bending load vs. displacement curve under molding conditions(4)... 52
Fig. 25. Bending load vs. displacement curve under molding conditions(5)... 54
Fig. 26. Flexural strength result of direction of prepreg 100A 56
Fig. 27. Flexural strength result of direction of prepreg 150A 58
Fig. 28. Flexural strength result of direction of prepreg 200A 60
Fig. 29. Flexural strength result of direction of prepreg 250A 62
Fig. 30. Flexural strength result of direction of prepreg 150C 64
Fig. 31. Flexural strength result of direction of prepreg 150E 66
Fig. 32. Fabrication process of prosthetic foot KEEL 67
Fig. 33. Prosthetic test product 68
Fig. 34. Bionix servohydraulic test system... 69
Fig. 35. Test progress of prosthetic foot 72
Fig. 36. Cyclic test 75