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논문 기본 정보

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저널정보
한국전산구조공학회 한국전산구조공학회논문집 한국전산구조공학회논문집 제33권 제2호
발행연도
2020.1
수록면
81 - 94 (14page)

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

다중 스케일 재료 모델링과 유한요소법을 활용한 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성 연구
김영만 기계공학과 2020.01 학위논문
선형과 비선형 다중 스케일 재료 모델링을 활용한 유리섬유 강화 플라스틱의 피로해석 연구
김영만 ,  김용환 한국전산구조공학회논문집 2020.01 학술저널

초록· 키워드

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본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization)이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.
#GFRP #fiber orientation #mean-field homogenization #fatigue life #coupled analysis #LCF

목차

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참고문헌 (27)

참고문헌 신청
Adam, L. / 2008 / Multi-scale Modeling of Crash & Failure of Reinforced Plastics Parts with Digimat to LS-DYNA Interface / 7th European LS-DYNA Conference google schola Bernasconi, A. / 2008 / Local Anisotropy Analysis of Injection Moulded Fibre Reinforced Polymer Composites / Compos. Sci. Technol 68:2574~2581 google schola Bernasconi, A. / 2007 / Effect of Fibre Orientation on the Fatigue behaviour of a Short Glass Fibre Reinforced Polyamide-6 / Int. J. Fatigue 29(2):199~208 google schola Biron, M. / 2013 / Thermoplastics and Thermoplastic Composites / William Andrew :1164 google schola Brunbauer, J. / 2014 / Fundamental Influences on Quasistatic and Cyclic Material Behavior of Short Glass Fiber Reinforced Polyamide Illustrated on Microscopic Scale / J. Appl. Polym. Sci 131(19):40842(1)~40842(14) google schola

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