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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 신광복
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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본 연구의 목적은 복합재 단위 격자구조체의 정적 구조 안전성 평가 방법을 도출하는데 있다. 복합재 격자구조체는 그 특성상 섬유 교차부가 생성되는데 이로 인해 수지 응집부, 물성 불연속, 섬유 체적률 차이가 발생된다. 이 세 가지는 복합재 격자구조체에 취약점으로 작용된다. 기존까지는 이를 무시한 모델로 구조안전성 평가를 수행하였지만 정확한 평가를 위해서는 수지 응집부, 물성 불연속, 섬유 체적률 차이를 고려한 모델을 생성해야 한다. 또한 실제 격자구조체의 파손은 점진적으로 발생하기 때문에 점진적 파손에 대해서도 고려해야 한다.
본 연구에서는 복합재 단위 격자구조체에 대해 기존 모델, 수지 응집부 적용 모델, CZM(Cohesive Zone Model)을 적용한 유한요소모델을 생성하여 구조해석을 수행하였다. CZM을 적용한 모델은 수지 응집부 적용 모델에 접착 요소를 적용하였으며, 접착 요소는 ABAQUS에서 제공하는 요소를 사용하였다. 점진적 파손 해석에서 초기 파손은 2차 공칭 응력 파손 기준식(Quadratic nominal stress criterion)으로 판별하였고, 점진적 파손은 B-K 파손 기준식(Benzeggagh-Kenane criterion)을 통해 도출하였다.
구조해석을 위한 물성 시험 및 모드 시험을 수행하였고 이를 통해 수행한 구조해석 결과, 수지 응집부를 고려한 모델이 시험과 약 6%의 하중, 3%의 변위 오차가 초기 파손에서 발생하여 시험과 잘 일치하는 것을 확인하였다.
그리고 초기 파손 후 거동 또한 시험과 유사한 거동을 예측하는 것을 확인하였다.
추가적으로 소형 원통형 복합재 격자구조체의 시험과 비교하여 10% 이하의 오차를 확인하여 제안된 구조해석 기법의 신뢰성을 확인하였다.
연구 결과를 통해 복합재 단위 격자구조체의 정적 구조 안전성 평가시에는 수지 응집부, 물성 불연속, 섬유 체적률 차이와 점진적 파손을 고려해야 함을 확인하였다.
본 연구에서는 복합재 단위 격자구조체에 대해 기존 모델, 수지 응집부 적용 모델, CZM(Cohesive Zone Model)을 적용한 유한요소모델을 생성하여 구조해석을 수행하였다. CZM을 적용한 모델은 수지 응집부 적용 모델에 접착 요소를 적용하였으며, 접착 요소는 ABAQUS에서 제공하는 요소를 사용하였다. 점진적 파손 해석에서 초기 파손은 2차 공칭 응력 파손 기준식(Quadratic nominal stress criterion)으로 판별하였고, 점진적 파손은 B-K 파손 기준식(Benzeggagh-Kenane criterion)을 통해 도출하였다.
구조해석을 위한 물성 시험 및 모드 시험을 수행하였고 이를 통해 수행한 구조해석 결과, 수지 응집부를 고려한 모델이 시험과 약 6%의 하중, 3%의 변위 오차가 초기 파손에서 발생하여 시험과 잘 일치하는 것을 확인하였다.
그리고 초기 파손 후 거동 또한 시험과 유사한 거동을 예측하는 것을 확인하였다.
추가적으로 소형 원통형 복합재 격자구조체의 시험과 비교하여 10% 이하의 오차를 확인하여 제안된 구조해석 기법의 신뢰성을 확인하였다.
연구 결과를 통해 복합재 단위 격자구조체의 정적 구조 안전성 평가시에는 수지 응집부, 물성 불연속, 섬유 체적률 차이와 점진적 파손을 고려해야 함을 확인하였다.
목차
I. 서론 11-1. 연구 배경 11-2. 연구 필요성 101-3. 연구 목적 및 범위 12II. 복합재 소재 기계적 물성 평가 142-1. 복합재 기본 물성 평가 142-1-1. 인장 물성 평가 162-1-2. 압축 물성 평가 222-1-3. 전단 물성 평가 272-1-4. 수지 물성 평가 302-1-5. 스트랜드 물성 평가 332-2. 필라멘트 와안딩 복합재의 층간파괴인성 평가 402-2-1. 모드 I 층간파괴인성 평가 422-2-2. 모드 II 층간파괴인성 평가 452-2-3. 혼합 모드 층간파괴인성 평가 48III. 복합재 단위 격자구조체 압축 시험 563-1. 시편 및 압축 시험 지그 제작 563-2. 단위 격자구조체 압축 시험 59IV. 구조 안전성 평가를 위한 유한 요소 모델 634-1. 수지 응집부를 고려하지 않은 모델 634-2. 수지 응집부를 고려한 모델 664-3. CZM을 적용한 모델 69V. 복합재 단위 격자구조체 구조안전성 평가 745-1. 수지 응집부를 고려하지 않은 모델의 구조안전성 평가 745-2. 수지 응집부를 고려한 모델의 구조안전성 평가 775-3. CZM을 적용한 모델의 구조안전성 평가 및 시험 결과 비교 79VI. 결론 및 고찰 88VII. 참고문헌 90ABSTRACT 95
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