• 전산구조공학
• /
• 제11권4호
• /
• pp.267-274
• /
• 1998

본 연구에서는 기지개와 미시구멍으로 구성된 복합재료에 입자보강 복합재료의 등가 재료상수 예측기법인 평균장 근사이론과 등가원리를 적용하여 위상 최적화에 필요한 등가 재료상수와 설계변수와의 상관관계식을 유도하였다. 또한, 유도된 관계식에 중간값을 갖는 설계변수의 수를 줄이기 위하여 벌칙인자를 도입하였다. 그리고 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 벌칙인자가 도입된 위상 최적화문제를 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 해석하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제9권2호
• /
• pp.73-79
• /
• 2010

본 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 수행하여 굴곡도에 따른 유연직물복합재료의 등가 탄성계수를 예측하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 수행되었다. 해석에서는 섬유다발의 재료적 비선형성과 대변형 시 발생하는 기하학적 비선형성이 고려되었으며, 섬유다발의 대 전단 변형으로 발생하는 기하학적 비선형성을 고려하기 위하여 사용자 부프로그램을 작성하여 이를 ABAQUS내에 삽입하였다. 결과에서는 일축하중 상태에 있는 유연직물복합재료의 응력-변형률 거동을 예측하여 이로부터 계산된 등가탄성계수를 시험결과와 비교하였으며, 다양한 섬유 굴곡도를 갖는 유연직물복합재료에 대한 등가탄성계수를 계산하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권5호
• /
• pp.377-387
• /
• 2023

본 논문에서는 1-3형 압전복합재료를 단일상의 균질 압전매질로 모델링하기 위해 필요한 등가의 물성을 유한요소 해석으로 직접 추출하는 기법의 정확도를 다룬다. 직접 추출 기법은 압전재료의 전기적, 기계적 거동과 상호 간 커플링을 기술하는 구성방정식을 기반으로 물성 행렬의 개별 성분들을 직접적으로 산출하는 방법이다. 직접 추출에 사용되는 두 가지 구성방정식 조합 간의 정확도를 비교하기 위하여 단일 1-3형 압전복합재료 하이드로폰을 대상으로 등가물성과 수신감도를 산출하고 전체 영역에 대한 유한요소 해석 결과와 비교한다. 물성 추출의 정확도는 압전복합재료를 구성하는 폴리머의 탄성 특성과 밀접한 관련이 있음을 확인하고, 오차 원인을 분석하여 정확한 등가물성 산출을 위한 가이드라인을 제시한다. 압전복합재료 하이드로폰과 주변의 음향구조물을 포함하는 스테이브 규모에 대해서도 등가 모델링을 적용하여 추출된 물성의 정확도와 연산량 감소를 확인한다.

• 항공우주기술
• /
• 제12권2호
• /
• pp.48-56
• /
• 2013

본 연구에서는 다양한 균질화 기법을 통해 섬유강화 복합재료 단일 적층판의 등가탄성계수를 예측을 수행하였다. 섬유강화 복합재료의 등가 탄성계수를 예측하는 해석식 및 준실험식 등 많은 기법들이 제안되어 왔지만 사용대상에 따라 제약이 있거나, 복합재료를 구성하는 섬유나 기지의 종류에 따라 예측결과가 시험결과와 잘 일치하지 않는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서 전산 균질화 기법을 통해 실제 복합재료 형상과 유사한 대표체적 요소를 선정하여 유한요소 모델링을 수행하고, 주기적 경계조건을 부여하여 등가 탄성계수를 예측하였다. 아울러 기존의 예측식 및 시험 결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며, 인공위성 복합재료 패널 구조해석결과에 미치는 영향에 대해 검토하였다.

• Composites Research
• /
• 제29권6호
• /
• pp.347-352
• /
• 2016

적층 복합재료 주름판에 대한 진동특성을 이론적 방법을 이용하여 분석하였다. 고려된 주름 형상은 사다리꼴을 기본으로 삼각형, 사각형 및 요각 사다리꼴형이다. 3차원 주름 구조물을 해석적으로 기계적 거동을 표현하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 해석에서는 주름판의 진동특성을 분석하기 위해 등가균질모델을 적용하였다. 이를 위해 단위 주름을 직교이방성재료로 등가시켰으며, 해석에서 등가 신장 강성 및 굽힘 강성이 모두 고려되었다. 이론해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 셸요소를 적용한 3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 고유진동수 및 진동형상을 비교하였다. 주름판의 기하형상에 따른 영향을 분석하기 위해 다양한 수치예가 제시되었다.

• Composites Research
• /
• 제13권6호
• /
• pp.63-72
• /
• 2000

본 논문에서는 평직복합재료의 섬유다발의 배열 및 적층수가 등가물성치에 미치는 영향을 연구하였다. 임의로 적층된 2~32장의 평직복합재료 구조물의 단위구조를 모델링 하였고, 단위구조의 외부 경계 면에는 반복 경계조건을 가하였다. 등가물성치는 일축 인장시험 및 전단시험을 수치적으로 모사하여 계산하였고, 섬유다발 위상차의 무작위적 특성은 표본해석을 통해 고려하였다. 계산 된 등가물성치의 통계처리 결과, 두께가 얇은 평직복합재료의 $E_{xx}$와 $V_{xy}$는 위상차의 영향을 크게 받았고, 넓은 빈도분포를 보였다. 그러나 적층수가 증가함에 따라 분포의 폭은 감소하였고 평균값은 일정한 값으로 수렴하였다. 반면에, 섬유다발의 면내 방향으로의 이동 및 적층수의 변화는 $G_{xy}$에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• Composites Research
• /
• 제16권5호
• /
• pp.7-14
• /
• 2003

두꺼운 복합재료 구조물의 유한 요소 모델링은 상당히 복잡하다. 일반적인 2차원 유한요소로 모델링 하면 3차원 응력의 영향을 받는 두꺼운 복합재료 구조물의 정확한 해석이 곤란하다. 그러므로 3차원 모델링을 할 수밖에 없으나 이 또한 구조물의 모든 층이 다른 재료 물성치와 다른 적층방향으로 적층되는 경우에는 모델링이 어렵다. 이 논문에서는 등가 물성 모델링 기법을 제안하고, 두꺼운 복합재료 구조물 해석에 수치적 실험을 하였다. 재료와 적증 방향이 같은 층을 그룹화하여 두께 방향의 요소 수를 현저히 감소시켰지만 결과는 상세한 유한요소 모델로 계산한 결과와 충분히 근접했다. 해석과 모델링에는 MSC/NASTRAN과 PATRAN을 사용하였다. 제안된 모델링 기법은 한국항공우주연구원(KARI)에서 설계된 복합재료 로터 허브 시스템 해석에 적용되었다. 제안된 등가 모델링 기술을 이용하여, 쉬운 모델링과 계산시간을 감소시키면서 허브 시스템의 응력 해석과 각 부분의 안전 계수 점검을 수행하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제13권1호
• /
• pp.76-85
• /
• 2014

본 연구에서는 다양한 열팽창계수 예측기법을 활용해서 섬유강화 복합재료 라미나 등가 열팽창계수 예측을 수행하였다. 등가열팽창계수를 예측하는 많은 식들이 제안되어 왔지만 사용대상에 따라 제약이 있거나, 예측결과가 시험결과와 잘 일치하지 않는 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서 실제 복합재료 형상과 유사한 대표체적요소를 선정하여 유한요소 모델링을 수행하고 여기에 주기적 경계조건을 부여하여 재료의 등가열팽창계수를 예측하였다. 예측결과를 기존의 예측식 및 시험결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며, 별추적기 지지구조물의 열지향오차해석을 수행하고 다양한 예측물성을 따라 그 정확도를 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제31권10호
• /
• pp.10-20
• /
• 2003

본 논문에서는 임의의 방향각을 가지고 적층된 평직 복합재료에 대하여 미세구조를 모델링하고 수치실험을 통하여 등가물성치를 계산하였다. 층간 상호이동에 의한 평직복합재료의 섬유다발의 배열의 경우의 수는 무한대에 이르므로 여기서는 몬테 카를로법을 이용하여 지정된 경우의 수에 대하여 모델링과 해석을 수행하는 전략을 채택하였다. 또한 평직복합재료의 미세구조를 효과적으로 고려하고 모델링 및 계산시간을 절감하기 위하여 수정된 분할영역 적분에 의한 단일변위장 마크로요소를 사용하였다. 계산결과, 평직복합재료 적층판의 등가물성치는 적층간에 따라서 편차가 크게 나타날 수 있음을 확인하였다. 또한 고전적층판 이론으로 계산한 값과 비교하였을 때 $0^{\circ}$, $45^{\circ}$ 이외의 적층각에서 값의 차이가 크게 났는데, 이로부터 평직복합재료 구조물의 경우 고전적층판이론으로 계산한 등가물성치를 사용할 때 주의가 필요함을 알 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제29권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2016

본 논문에서는 3차원 평직 복합재료의 3-방향 섬유다발의 굴곡각에 따른 다양한 모델링을 구축하고, 제시한 모델에 대하여 등가 물성치를 예측하였다. 3차원 평직복합재료의 단위셀을 정의하고 미시역학 계산결과인 섬유다발 물성치를 사용하여 섬유다발에 굴곡각에 따라 물성치가 변화하도록 요소 물성축을 설정 후 3차원 평직 복합재료의 중시해석을 수행하였다. 계산결과 등가물성치는 참고문헌에 제시된 해석 및 실험값을 비교하여 타당성을 확보하였으며 계산결과 3-방향 섬유다발 굴곡각이 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 또한 초기파손 강도와 파손순서에 대해서도 조사하였다.