• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.1-9
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• 2010

본 연구에서는 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 혼합정식화한 유한요소법과 다양한 전단변형함수로 등방성, 대칭 적층 및 샌드위치판 모델을 제시하였다. 제시된 전단변형이론은 판의 상하면에서 전단응력이 0이 되는 다항식, 삼각함수, 쌍곡삼각함수 및 지수함수로 구성되어 있다. 모든 전단변형함수는 해석해, 정해 및 기발표된 유한요소 결과치와 비교하였으며, 합리적인 정확도를 갖는 것으로 예측되었다. 특히, 지수형태의 전단변형함수(Karama et al. 2003; Aydogu 2009)가 적층 및 샌드위치판 해석에 있어서 상대적으로 가장 우수한 결과를 보였다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.74-79
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• 2008

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 저속충격을 받는 복합적층판(Graphite/Epoxy)의 충격과도응답을 조사한다. 판의 대처짐을 고려한 von-Karman 이론에 Mindlin의 전단변형 효과와 회전관성 효과를 포함한 비선형 이론을 도입한다. 과도응답의 수렴은 정적만입실험을 통해 얻은 접촉법칙을 사용하며, 다양한 복합적층판의 두께 변화에 따른 접촉력, 변위응답, 변형률 등을 조사하여 비교 분석한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.627-637
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• 2009

복합재료는 재료적, 역학적으로 뛰어난 특성을 가진 재료로서 엔지니어링분야의 많은 부분에 적용되고 있다. 특히 무게 대비 강성비가 높은 특성을 가지고 있으며 다양한 형상에 대한 성형성도 뛰어나다. 그러나 재료의 특성상 두 가지 재료를 조합하여 제작하는 복잡한 과정은 재료상수에 높은 임의성을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 재료상수 중 포아송비의 공간적 임의성을 고려한 추계론적 유한요소해석 정식화를 제시한다. 직교이방성 복합적층구조의 두 재료축에 대한 상호관계를 적용하여 두 재료축방향의 포아송비를 하나의 대표값으로 나타내었고, 이를 합력-변형률관계에 적용하였다. 이를 통하여 합력-변형률관계를 포아송비의 변동항의 수학적 표현인 추계장함수의 차수에 따라 분해된 형태로 유도하였고, 이를 정식화에 적용하여 응답분산계수를 제시하였다. 제시한 응답분산계수는 몬테카를로 해석의 결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.65-71
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• 2012

본 논문에서는 수상/육상 착륙 환경에서 경항공기용 플로트의 구조적 안전성과 경량화 설계개선을 위하여 고유 진동수 및 정적 응력해석을 수행하였다. 경항공기용 플로트의 설계제원 및 형상도면을 기반으로 유한요소 모델링을 수행하였으며, 수상/육상 착륙 시점의 단순화된 하중조건을 플로트모델에 적용하였다. 먼저 알루미늄 플로트모델에 대하여 고유 진동수 및 응력해석 결과를 확인하였으며, 이를 기준으로 복합재료 적층판을 적용한 플로트모델의 구조적 안전성을 비교 검토하였다. 복합재료 플로트모델의 적층유형 및 두께 변화에 따른 무게감소와 파손지수 변화 등의 성능개선을 확인하였으며, 경량화 플로트설계에 적합한 적층유형을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.335-345
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• 2008

본 연구에서는 역학적 특성이 우수하여 다양한 구조에 적용되고 있는 복합적층판에 대한 추계론적 유한요소해석 정식화를 제안한다. 정식화의 제시는 추계론적 수치해석기법 중 그 정확도가 매우 높은 것으로 알려져 있는 가중적분법에 기초하였다. 공간적 불확실성을 가지는 인수로는 두 재료축에 대한 탄성계수와 면내 전단탄성계수가 고려되었다. 이들 재료인수들은 독립적인 추계장함수로 모델링 되었으며, 이들 추계장이 구조거동에 미치는 영향은 지수함수형태의 자기 및 상호상관함수를 적용하여 산정하였다. 수치예제를 통하여 복합적층판이 등방성 및 이방성의 재료에 의한 판 구조에 비하여 거동의 변동계수가 낮음을 보여주었으며, 제안된 해석법의 검증을 위하여 몬테카를로 해석을 동시에 수행하고 그 결과를 상호 비교하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.45-56
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• 1990

본 해석에서는 압력용기를 설계하기 위하여 복합적층된 원통형 구각의 비선형 해석을 유한요소법으로 수행하였다. 적층순서의 변화에 따라 최소변위 또는 최대압력을 갖는 최적의 적층구조를 얻기 위하여 8절점 Isoparametric 격하요소를 사용하며 구조요소의 비선형거동은 Total Lagrangian 수식과 하중증분법을 적용하여 해석하며 평형반복수렴은 Newton-Raphson Method를 이용하였다. 선형해석의 경우에 9가지 적층구조를 선정하여 하중조건이 내압일때 최소변위를 나타내는 적층구조를 조사한 결과 $[50^{\circ}/-50^{\circ}]$의 최적구조를 구하였고 적층순서를 $[{\theta}^{\circ}/{-\theta}^{\circ}]$로 하여 비선형해석과 동시에 Quadratic Failure Criteria를 적용하였을 때 하중조건이 외압만을 고려하는 상태에서도 $\theta=50^{\circ}$가 최소 변위비를 나타내었고 외압과 축하중을 동시에 고려한 상태에서는 $\theta=90^{\circ}$였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.299-306
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• 2001

본 논문에서는 ESPI 시스템을 이용하여 복합재료 구조물의 인위, 자연 결함을 검출하였다. 복합재료 구조물에서의 ESPI의 적용성을 알아보기 위해 복합재료 적층판 시험편, 하니컴 구조물 시험편, 접착조인트 시험편을 사용하였다. 결함을 검출하기 위해 시편의 표변변형을 쉽게 발생시킬 수 있는 열하중법을 선택하였다. 실험결과는 ESPI를 이용하여 복합재료 구조물의 결함을 쉽게 검출말 수 있고, 다른 여러 복합재료 구조물의 결함의 걸출에도 적용할 수 있을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2006

적층 복합재료에 가해지는 저속충격에 의한 동적 거동 및 손상의 예측은 복합재 구조물의 설계에 중요한 문제가 되고 있다. 특히 저속충격에 의한 손상을 기술하기 위하여 적층판 내의 면내응력 뿐만 아니라 층간응력이 중요한 역할을 하는데, 기존의 전통적인 접근 방법은 이들을 효과적으로 기술하지 못하는 단점이 있다 본 논문에서는 이러한 동적거동 및 손상을 기술하기 위한 수치해석 모델로서 내부 미시구조를 고려한 직접수치모사(DNS)방법을 이용하여 DNS 모델을 구성하였다. 그리고 이를 저속충격 문제에 적용하여 저속충격에 의한 동적 거동 및 재료내의 층간응력 해석을 미시적으로 접근하였다. 이때 기존의 거시적인 접근 방법에 따른 균질모델의 결과와 비교 해석을 보였다. 한편 복합재료 적층판의 효율적인 저속충격해석을 위하여 DNS 개념을 적용한 멀티스케일 모델을 개발하여 기존의 균질화된 모델에서 보일 수 없었던 충격 부위의 국부적인 동적 거동을 효과적으로 기술하였다.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.31-42
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• 1999

항공우주산업에서 무게를 증가시키지 않고 비행구조물의 구조적 성능을 증가시키는 것은 굉장한 잇점을 갖는다. 본 연구에서는 복합재료 평판의 무게를 증가시키지 않고 좌굴하중과 인장 파단하중을 동시에 증가시키는 혁신적인 설계 방법에 대해서 연구하였다. 원공이 있는 복합재료 적층판에서 곡선 섬유층과 직선 섬유층을 조합하여 적층판을 구성할 때 좌굴하중과 인장파단 하중이 동시에 증가되는 현상에 대하여 유한요소 해석을 사용하여 알아보았다. 원공의 크기와 적층 순서를 달리하면서 곡선섬유를 이용한 효과가 얼마나 되는지 알아보았다. 또한, 각각의 경우에 대해서 파단이 어떻게 일어나는가도 관찰하였다. 곡선섬유 평판을 제작하기 위해서는 연속적이고 부드럽게 변하는 fiber path가 필요하다. 여기서는 유한요소로 구한 섬유 방향을 사용하여 제작이 가능한 부드럽게 이어지는 fiber path를 구하는 간단한 방안을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2002

본 연구에서는 실제 구조형상의 사각형 상자형 날개와 전투기 날개에 대하여 구조재를 표피(skin)부분은 복합재료로 대체하고, 나머지 스파(spar)와 리브(rib)는 알루미늄으로 하여 플러터 해석을 수행하였다. MS/PATRAN을 이용하여 실제 날개 구조에 근사한 3차인 유한 요소 모델이 구축되었고, MSC/NASTRAN을 이용하여 고유진동 해석이 수행되었다. 유한 요소는 멤브레인(membrane)요소, 1차원 막대(rod)요소, 전단패널(shear panel)요소를 사용하였다. 복합재료의 적층은 실제적인 적층각을 이용하여 다양하게 변화시켜 해석하였다. 아음속 영역에서 비정상 공력 해석을 위하여 주파수 영역에서의 선형 공기력 이론인 DLM코드가 적용되었고, 주파수 영역 공탄성 지배방정식의 해법으로 V-g방법 및 p-k방법이 적응되었다.