유한요소해석을 이용한 복합소재의 기계적 물성 평가 연구

이용우; 김현준

doi:10.5762/KAIS.2023.24.9.210

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이용우 (신한대학교) 김현준 (한국교통안전공단)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제24권 제9호

발행연도: 2023.9

수록면: 210 - 217 (8page)

DOI: 10.5762/KAIS.2023.24.9.210

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수소차에 사용되는 압력 용기는 고압 조건을 견딜 수 있을 만큼 견고해야 한다. 따라서, 압력용기는 강도적 특성이 우수한 복합소재를 사용하여 제작된다. 이러한 복합소재는 제조특성에 따라 다양한 기계적 물성을 가지게 된다. 수소압력용기의 기본 설계 시 고려해야 할 복합소재의 기계적 특성은 기존 연구를 통해 조사된 바 있으나, 주로 시험 평가에 의존하고 있어 다양한 조건에서의 기계적 특성을 예측하는 것은 어려운 실정이다. 본 연구에서는 복합소재에 대해 각각 ASTM D 3039와 D 2344에 따라 인장 및 굽힘 시험을 수행하고, 시험 결과와의 상관도 검토를 통해 유한요소 모델링 및 해석을 수행하였다. 해석 결과 적층 각도가 증가함에 따라 탄성계수는 점차 감소하는 반면, 전단계수는 점차 증가하여 90 도 각도를 전후로 소폭 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구는 적층 각도에 따른 복합소재 모델링 및 물성 예측결과를 제시하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 향후 적층조건을 고려한 복합소재 사용 부품의 설계 및 손상평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

#Composite Material #Finite Element Method #Mechanical Property #Pressure Vessel #Stacking Angle

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