알루미늄 폼으로 된 이중외팔보 시험편에서의 균열의 역학적 거동 :Mechanical Behavior of the Crack at Double Cantilever Beam with Aluminum Foam

최해규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최해규 (공주대학교, 공주대학교 대학원)

지도교수: 조재웅

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (8)

2013

알루미늄 폼으로 된 이중외팔보 시험편에서의 균열의 역학적 거동

최해규 기계공학과 2013.01 학위논문

2012

알루미늄 폼으로 된 경사진 이중 외팔보 시험편의 구조해석에 관한 연구

최해규 , 조재웅 , 이상교 외 2명 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2012.11 학술대회자료

Foam 재료로 된 DCB 시험편의 파괴 거동 해석에 관한 연구

최해규 , 조재웅 , 한문식 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 2012.11 학술대회자료

접착제로 접합된 DCB 시험편의 피로 해석에 관한 연구

최해규 , 홍순직 , 김세환 외 1명 한국산학기술학회 논문지 2012.07 학술저널

접합된 알루미늄 폼 DCB 시험편의 정적 실험 및 해석

최해규 , 김성수 , 이상교 외 2명 한국자동차공학회 춘계학술대회 2012.05 학술대회자료

알루미늄 폼 복합재료로 된 접합된 DCB 시험편의 구조 해석에 관한 연구

최해규 , 김세환 , 조재웅 한국산학기술학회 논문지 2012.04 학술저널

알루미늄 폼으로 된 이중외팔보 시험편의 파괴 거동에 관한 실험적 연구

최해규 , 조재웅 한국기계기술학회지 2012.01 학술저널

접착된 이중외팔보 모델의 파단에 관한 구조해석

최해규 , 조재웅 한국기계기술학회지 2012.01 학술저널

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경량성, 충격흡수성 등의 우수한 기계적 성질을 지닌 알루미늄 폼이 다공성 소재로써 폭넓게 사용되고 있다. 알루미늄 폼의 체결 방식으로써 적합한 접합 가공을 사용함에 있어서, 접착 조인트의 파괴인성 자료가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 접착이음의 강도평가로써 영국공업규격(British standard ; BS 7991)과 ISO 국제규격(ISO 11343)에 준하여 알루미늄 폼 복합재료를 스프레이식 접차제를 사용하여 DCB시험편을 제작하고, ModeⅠ에서의 정적 실험 및 피로 실험을 수행하였다. 또한 실험의 조건과 같은 치수로 DCB 모델을 2D 모델링하여 시뮬레이션 해석을 수행하였다.
실험에 사용된 시험편의 종류는 보의 높이 부분인 h 값을 5mm의 차이를 주어 25mm부터 40mm의 4가지 시험편을 비교해 보았다.
정적 실험 결과 시험편 높이가 클수록 임계파괴에너지가 높게 나타났으며, 높이 40mm인 시험편의 경우 일정 시간 경과 후 시험편의 분리가 거의 끝부분 까지 이루어짐에 따라 하중이 크게 감소며, 에너지 해방율의 값도 감소하는 하는 것으로 나타났다. 또한 피로 실험 결과 시험편의 높이가 작을수록 에너지 해방율의 값이 높은 것으로 나타났다.
또한 시뮬레이션 해석의 결과와 실험데이터와 유사한 경향을 보이는 것을 확인하여 유한요소해석으로도 실제와 유사한 복합재료의 거동을 검증하였다.
본 연구에서 얻어진 상관관계를 통하여 접착제로 접합된 알루미늄 폼 재질을 실제 복합재 구조물에 적용시키고 재질의 기계적인 특성 및 파괴 인성을 해석할 수 있을 것이라 사료된다.

Ⅰ. 서론 1
1. 연구배경 1
2. 연구목적 및 내용 2
Ⅱ. 이론적 배경 4
1. 알루미늄 폼 4
2. Double cantilever beam (DCB) 6
3. 임계 에너지 해방율() 7
1) 단순보 이론 분석법(SBT) 8
2) 수정보 이론 분석법(CBT) 9
Ⅲ. 정적 및 피로 실험 10
1. 시험편 및 실험 조건 10
1) 시험편 제작 10
2) 실험 조건 12
(1) 실험 시스템 12
(2) 정적 실험 조건 13
(3) 피로 실험 조건 13
2. 실험 결과 및 고찰 14
1) 정적 실험 결과 14
2) 피로 실험 결과 17
Ⅳ. 정적 및 피로 거동 시뮬레이션 20
1. 해석 모델 및 경계 조건 20
1) 쉘(Shell)요소와 유효등가손상모델 20
2) 연구 모델 23
3) 균열 선단의 에너지 해방율 24
4) 정적 해석 조건 25
5) 피로 해석 조건 25
2. 해석 결과 및 고찰 26
1) 정적 해석 결과 26
2) 피로 해석 결과 35
Ⅴ. 실험 및 시뮬레이션 결과 비교 37
1. 정적 실험 및 해석 결과 비교 37
2. 피로 실험 및 해석 결과 비교 42
Ⅵ. 결론 48
참고문헌 50
ABSTRACT 56

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