미시역학 전산 모형을 이용한 섬유강화 복합재료의 기공 탄성 계수에 관한 연구 :

한수연

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자료유형: 학위논문

저자정보: 한수연 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수: 신의섭

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

미시역학 모형을 이용한 섬유강화 복합재료의 기공 탄성 및 응력 집중도 평가

한수연 , 김성준 , 신의섭 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2013.04 학술대회자료

미시역학 전산 모형을 이용한 섬유강화 복합재료의 기공 탄성 계수에 관한 연구

한수연 항공우주공학과 2013.01 학위논문

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The poroelastic effects and stress concentration of fiber-reinforced composites are evaluated using micromechanical FE models. Considering the shape and array of pores, representative volume elements (RVEs) for homogenized composites are modeled and analyzed by a finite element method. The effect of porosity and material anisotropy is carefully investigated. The poroelastic parameters are calculated based on the pore-pressure-induced strain and effective elastic moduli, and on the differences between the elastic moduli of solid skeleton and porous composites. Compared to results by two calculation methods, the suitability to composites are verified. The strain energy density is measured to evaluate the microstress concentration caused by pore pressure. Additionally, the influence of constituent phases on the poroelastic parameters and strain energy density is examined by improving the RVEs for heterogeneous composites. The usefulness of the calculation method of poroelastic parameters is investigated through numerical experiments. In order to confirm the effect of microstructure, the variation of effective elastic moduli, poroelastic parameter, and strain energy density are obtained using statistical models. Also, the reliability of statistical results is verified by image-based models.

#micromechanics #poroelastic parameters #fiber-reinforced composites #strain energy density #representative volume elements

목 차 ⅰ
Abstract ⅲ
List of Figures and Tables ⅴ
기호 설명 ⅶ
제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 4
1.3 연구 목적 및 내용 6
제 2 장 복합재료의 기공 탄성 해석 이론 8
2.1 직교 이방성 재료의 변형도-응력 관계식 9
2.2 기공 탄성 계수 12
2.3 기공압력에 의한 변형 에너지 밀도 16
제 3 장 복합재료의 미시역학 전산 모형 17
3.1 미시역학 전산 모형화 18
3.1.1 균질화 모형 18
3.1.2 비균질 모형 24
3.1.3 이미지 기반 모형 26
3.2 경계 및 하중조건 29
제 4 장 수치 결과 및 분석 31
4.1 다공성 복합재료의 기공 탄성 해석 32
4.1.1 균질화 모형 32
4.1.2 비균질 모형 47
4.1.3 탄소/페놀릭 복합재료의 열-기공-탄성 거동 예측 57
4.2 미시역학 전산 모형의 통계적 분석 62
4.2.1 유효 탄성 계수 68
4.2.2 기공 탄성 계수 71
4.2.3 변형 에너지 밀도 75
제 5 장 결론 78
참고 문헌 80

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