Abstract
In this paper, probabilistic failure analysis based on Weibull distribution function is proposed to predict the fiber strength of composite pressure vessel. And, experimental tests were performed using fiber strand specimens, unidirectional laminate specimens and composite pressure vessels to confirm the volumetric size effect on the fiber strength. As an analytical method, the Weibull weakest link model and the sequential multi-step failure model are considered and mutually compared. The volumetric size effect shows the clearly observed tendency towards fiber strength degradation with increasing stressed volume. Good agreement of fiber strength distribution was shown between test data and predicted results for unidirectional laminate and hoop ply in pressure vessel. The site effect on fiber strength depends on material and processing factors, the reduction of fiber strength due to the stressed volume shows different values according to the variation of material and processing conditions.
본 논문에서는 웨이블 분포 함수를 이용한 확률 파손 해석을 통해 복합재 압력 용기의 섬유 강도를 예측하였다. 그리고 섬유 강도의 크기 효과를 확인하고 해석의 타당성을 입증하기 위하여 섬유 인장 시편, 한 방향 복합재 시편과 복합재 압력 용기를 이용만 강도 시험이 수행되었다. 해석적 방법으로 웨이블 최약 링크 파손 모델과 다단계 연속 파손 모델을 이용하였고, 해석 결과를 상호 비교하였다. 크기 효과에 의해, 시편의 부피가 증가함에 따라 섬유 인장 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 해석을 통해 예측한 한 방향 복합재 시편과 복합재 압력 용기의 후프 층 섬유 강도 분포는 시험 값과 좋은 일치를 보였다. 섬유 강도의 크기 효과는 소재와 제작 공정 변수의 함수로서, 다른 소재 및 제작 공정에 대해서는 다른 크기 효과를 보이게 된다.
