• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.1-12
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• 2009

본 논문에서는 복합재 원형튜브의 에너지 흡수 특성을 평가하기 위해 준정적 압괴실험을 시행하였다. 사용된 시편은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 GFRP(유리섬유/에폭시수지) 원형 튜브이다. 복합재 튜브의 에너지 흡수 특성 분석을 위한 파라미터로서 튜브의 트리거메커니즘, t/D, 섬유배향각 등을 고려하여 그 특성을 비교하였다. 튜브의 형상 측면에서 튜브 직경이 커짐에 따라 delamination에 의한 국부좌굴 발생빈도가 증가하게 되어 불안정한 압괴모드가 발생하는데 이러한 현상은 섬유 배향각을 조정하여 안정적인 압괴모드를 도출할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2703-2714
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• 2002

본 연구에서는 유한요소해석을 통해 점용접된 정사각 모자형 박판튜브의 적정 용접간격을 제시해보았다. 적정 용접간격은 에너지흡수 측면에 기준을 두었다. 이를 위해 먼저, 실제 압괴특성을 반영하는 유한요소 모델이 확립하였다. 실제 압괴 특성을 반영하는 유한요소 모델은 본 연구에서 수행된 실험결과에 기초하여 설정하였다. 이 과정에서 다음과 같은 결과들을 도출하였다. (1) 모자형 박판튜브의 압괴해석시 원활한 접힘을 유도하고 과도변형과 접촉에 의한 수치오류 및 비정상 압괴거동을 방지하기 위해 적정 요소크기와 해석시간에 대한 예비연구가 필요하다. (2) 다양한 용접간격의 유한요소모델들에 대한 압괴해석을 거쳐 주어진 폭에 대해 최대 에너지 흡수 용접간격 [식 (1)]을 제시하였다. 또한 최적용접 간격의 모자형 박판튜브는 후폭비 (t/w)가 커질수록 에너지흡수능력 이 증가한다. (3) 다양한 두께와 폭을 갖는 사각튜브에 대한 유한요소해석을 통해, 사각튜브 흡수에너지 예측에 있어 평균압괴하중 방법의 유효성을 검증하였다. 이를 토대로 후폭비항으로 표현되는 수정된 평균 압괴하중으로 최적용접간격을 갖는 모자형 박판튜브의 흡수에너지식 (5)를 제시하였다. 식 (5)의 적용시, 주어진 폭에 대해 (최적)용접간격을 유지함과 동시에 식 (6)의 한계후폭비를 만족해야 한다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.17-23
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• 1990

세장비가 작은 구조부재는 충돌과 같은 상황하에서 압축을 받는 경우, 축방향으로 접혀지는 소성 변형에 의해서 충돌에너지의 대부분을 흡수한다. 이 경우, 관성을 무시한다 하더라도 연강 부재의 정적인 하중에 대한 압괴강도에 비해서 변형률에 의한 영향으로 인해 동적 압괴 강도가 높아진다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 논문에서는 부재의 정적 하중에 대한 압괴강도 추정법을 소성변형의 운동학적 방법을 이용하여 수행하였다. 종래의 항복하중에 변형률을 고려한 동적 압괴 하중 추정치가 동적 영향을 과대평가하게 되므로 평균 소성변형 응력의 변형률에 대한 영향을 고려하여 튜브부재의 동적 압괴 강도 추정을 유도하였고, 이를 발표된 실험결과와 비교 검토하였다. 본 연구에서 얻은 만족스러운 결과를 토대로 하여 앞으로 이 방법을 선박의 충돌시 선수구조의 충돌에너지 흡수의 추정에 적용시킬 것이다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.149-157
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• 2002

This paper is to investigate collapse mechanisms of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)composite tubes and to evaluate collapse characteristics on the change of interlaiminar number and ply orientation angle of outer under static and impact axial compression loads. When a CFRP composite tube is crushed, static/impact energy is consumed by friction between the loading plate and the splayed fronds of the tube, by fracture of the fibers, matrix and their interface. These are associated with the energy absorption capability. In general, CFRP tube with 6 interlaminar number(C-type), absorbed more energy than other tubes(A, B, D-types). The maximum collapse load seemed to increase as the interlaminar number of such tubes increases. The collapse mode depended upon orientation angle of outer of CFRP tubes and loading status(static/impact). Typical collapse modes of CFRP tubes are wedge collapse mode, splaying collapse mode and fragmentation collapse mode. The wedge collapse mode was shown in case of CFRP tubes with 0° orientation angle of outer under static and impact loadings. The splaying collapse mode was shown in only case of CFRP tubes with 90°orientation angle of outer under static loadings, however in Impact tests those were collapsed in fragmentation mode .

• 한국철도학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.271-277
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• 2010

본 논문에서는 에너지 흡수부재로 사용될 수 있는 단방향 케블라/에폭시 및 단방향 탄소-케블라/에폭시 튜브의 압괴거동을 예측할 수 있는 해석모델을 확립하고 이를 시험을 통해 검증하였다. 해석모델은 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA의 2D 쉘 요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴 시험 결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지(SEA)도 6% 미만의 오차에서 잘 일치하였다. 하지만, 탄소-케블라/에폭시 튜브는 시험과 약간의 차이를 보이고 있다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.28-34
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• 2010

본 논문에서는 일방향 케블라/에폭시 튜브에 대한 현실적인 트리거 모델링을 개발하기 위해 수치해석 모델이 확립하고 시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 이를 위해, 4가지 트리거 모델을 제안하고 각각에 대해 상용 외연적 해석 프로그램인 LS-DYNA을 이용하여 유한요소 해석을 통해 축방향 압괴특성을 규명하였다. 유한요소해석에서는 2D 쉘요소와 Chang-Chang 파손기준식을 이용하였다. 또한, 해석에 적용된 소재의 기계적 물성치는 시험을 통해 얻었다. 해석모델은 원형 튜브에 대한 10mm/min의 준정적 압괴시험결과와 비교를 통해 검증하였다. 그 결과 케블라/에폭시 튜브의 하중-변위 곡선은 거의 일치했으며 무게당 흡수 에너지 (SEA)도 5% 미만의 오차에서 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권1호
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• pp.12-21
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• 1997

A model for analysis of the crushing mechanism of thin-walled rectangular tube is presented. The crushing modes of rectangular tubes may be characterized as either compact or noncompact and the model presented only considers compact modes. The unloading process in the crushing are categorized into three different stages where the distinction is based on the ratio of outward to inward fold length. Using the kinematic relations and the energy conservation principle, the instantaneous crush load is derived. An approximate equation that considers the rolling behavior is also given so that the crush load history may be established. The equation is experimentally proved.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권5호
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• pp.119-127
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• 1998

Assuming that the static loaded square tube and the dynamic loaded one have no difference in their characteristics of the crush distance, the theoretical mean dynamic crush load was calculated with respect to the impact speed considering the strain rate sensitivity of the material. The ratio of dynamic to static mean crush load was predicted with previous results. The theoretical analysis was compared with the experimental results of aluminum square tubes axially loaded dynamically.

• 오토저널
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• 제18권4호
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• pp.1-17
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• 1996

자동차의 안전에 대한 연구는 객실의 변형제한과 승객의 감속도 축소를 위한 여러가지 구조부재의 에너지 흡수능력 및 흡수 메카니즘을 연구하는데 초점이 맞추어져 왔다. 그 이유는 충돌사고시에 인명을 보호하기 위해서는 차제변형에 의한 물리적 접촉의 회피 뿐 아니라 충돌에너지를 적절히 흡수조절하여 충돌력을 감소시키도록 구조부재를 설계함으로써 충돌안전성이 확보되기 때문이다. 충돌에너지 흡수 특성은 구조부재의 단면 형상과 재질에 따라 달라지며 압괴모드도 구분되어진다. 즉, 복합재료의 압축붕괴특성은 금속이나 플라스틱 재질과는 다르다. 일반적으로 복합재는 재질의 파손으로 에너지가 흡수되지만 금속재는 소성변형으로 에너지를 흡수한다. 이때의 붕괴양상은 작용하중에 따라 축방향 붕괴, 굽힘붕괴, 측면붕괴의 경우는 정규압괴모드(compact mode) 및 불규칙압괴모드(noncompact mode)로 나뉘고, 원통쉘의 경우는 축대칭모드 및 다이아몬드형 모드 등으로 나뉠수 있다. 원형 및 사각 튜브는 광범위한 형상비와 후폭비를 가지도록 제작할 수 있으며 산업전반에 걸쳐 널리 쓰이므로 충돌특성 연구의 대상으로 많은 연구들이 진행되어 왔다. 또한, 충돌특성의 해석을 위한 이론적 모델이 제시되었으며 계속적인 보완이 이루어져 오고 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.83-91
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• 1996

This paper investigates the energy absorption characteristics of thin-walled rectangular tubes. In the compact mode, the crushing process of a thin-walled tube is analyzed into 3 parts by the ratio of outward to inward fold length. The mean crush load and the half-wave folding length are determined by using minimum energy principle. The effective crush distance can be determined when half-wave folding length is known, and the number of folds is derived when crush distance is given. Thus when the crush distance is given, energy absorption capacity can be estimated with mean crush load and number of folds. And the theoretical value is proven experimentally.