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한국산업응용수학회 한국산업응용수학회 학술대회 논문집 한국산업응용수학회 학술대회 논문집 Vol.2 No.1
발행연도
2007.5
수록면
47 - 50 (4page)

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복합재 구조물은 높은 비강도, 비강성, 내부식성 등의 우수한 성질을 가지며 그 응용범위가 점점 넓어지고 있다. 그 중에서 무인 잠수정, 어뢰 등의 내압구조물과 같은 무기체계에 적용되기도 한다. 이와 같은 복합재 내압 구조는 ㄱ존의 금속재 비해 경량설계가 가능하여 유효탑재량을 증가할 수 있는 장점이 있지만 상대적으로 낮은 강성을 가지므로 소재 강도 보다 좌굴 강도가 중요시 된다. 일반적으로 수압(외압) 하중을 받는 비보강 복합재 원통은 길이 대 직경 비(aspect ration), 직경 대 두께 비 등의 형상 조건의 영향은 물론 섬유방향 및 적층 순서(lay-up)의 영향도 받는다. 또한 진원도, 진직도 등의 제작공차를 포함한 형상의 초기 불완전성(geometric initial imperfection)의 정도에 따른 영향도 받게 된다.
본 연구에서는 4 가지의 lay-up을 고려하였으며 선형 해석을 통해 길이 대 직경 비, 양단의 지지 조건 등에 따라 좌굴 압력과 좌굴 모드에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 비선형 해석을 수행하여 각 lay-up과 서로 다른 길이 대 직경 비를 가지는 원통 구조물에 대한 초기 변위의 크기에 따른 영향을 분석하였다.
길이 대 직경 비가 커짐에 따라 좌굴 압력이 감소하며 일정 비 이상을 갖는 원통에 대해서는 길이에 따른 좌굴 압력의 변화가 미미함을 알 수 있다. 또한 길이가 길어 질수록 양단 지지 조건에 따른 영향이 작음을 알 수 있다. 비선형 해석을 통해 외압에 따른 변형율을 계산하였으며 길이 대 직경 비가 작을수록, 또 초기 불완전성의 정도가 작을수록 불안정한 좌굴 거동을 보임을 알 수 있다. 또한 초기 변위의 크기에 따른 민감도도 길이가 짧아질수록 커짐을 알 수 있다.

목차

요약
원통 구조물 lay-up 및 소재
선형 좌굴 해석
비선형 좌굴 해석
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