비틀림을 받는 중앙부에 노치홀을 가진 CFRP 판의 구조 안전성에 관한 연구

A Study on Structural Safety of CFRP Plate with Notch Hole at Center Part under Torsion

본 연구에서는 복합재료들 중 단방향성 탄소섬유강화플라스틱(UD CFRP)에서의 적층각도에 따른 비틀림을 받는 판의 해석을 수행하였다. UD CFRP의 경우에는 적층각도에 따른 물성치가 달라진다. 그리고 연구 모델들에서 탄소 섬유의 적층각도는 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90° 로 지정하였다. 중앙부에는 리벳이나 볼트가 사용될 것으로 가정하여 노치홀을 적용하였다. ISO 15310에서의 실험 방식을 적용하여 해석 방법을 사용했다. 하부에서 2개의 지그를 고정하고 상부에서 2개의 지그를 하강한다. 본 연구에서의 해석 결과값을 보았을 때, 적층각도가 45°일 경우가 파단 부위에 나타나는 전단응력이 254.74MPa로 가장 작은 값으로 나타남을 보였다. 따라서 비틀림이 작용할 때, 45°의 적층각도의 경우가 다른 적층각도에 비하여 더 높은 구조안전성과 내구성을 가졌음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 CFRP 판에 비틀림이 작용할 때 그 내구성에 기여할 수 있는 기반 데이터로 적용될 수 있다고 사료된다.

In this study, the analysis of plate under torsion was carried out according to stacking angle at the unidirectional carbon fiber reinforced plastic(UD CFRP) among composite materials. In case of UD CFRP, the material property due to stacking angle becomes different. Also, the stacking angles were designated to 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° at the study models. The notch hole was applied at the center part by supposing that rivet or hole was used. The analysis method was used by applying the experimental method at ISO 15310. Two jigs were fixed at the lower part and two jigs were descending at the upper part. As seen by the analysis result values at this study, the shear stress happening at the fracture part was seen with the lowest value in case of the stacking angle of 45°. It is known that the case of the stacking angle of 45°has the structural safety and durability higher than those of the other stacking angles when the torsion applies. It is thought that this result can be applied to the data of basis which can be devoted to the durability when the torsion is applied at CFRP plate.