• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
• /
• pp.558-561
• /
• 2010

본 연구에서는 나노복합재의 탄소성 거동과 항복응력을 예측하기 위해 분자동역학 전산모사를 수행하였다. 나일론 기지와 실리카 나노입자가 포함된 단위 셀 구조로부터 나노입자의 체적분율 변화에 따른 응력-변형률 선도를 등변형률을 적용한 등온등압 앙상블 전산모사로부터 도출하였다. 4%의 변형률 범위에서 나노복합재의 탄성계수를 도출하였고, 이를 이용하여 2% 오프셋 방법으로 항복응력을 예측하였다. 나노입자의 유무에 따른 항복평면의 변화와 고분자 재료에서 나타나는 정수압 효과가 항복평면에 미치는 영향을 확인하기 위해 일축 인장/압축 그리고 이축 인장/압축을 수행하였고, 각각의 경우에 나타나는 나노복합재 내부의 자유체적 변화에 대한 분석을 통해 나노입자의 강화효과를 고찰하였다. 또한 고분자 기지로 인해 발생하는 정수압 효과를 반영한 von-Miss 항복평면을 도출하고, 입자의 체적분율 변화에 따른 항복응력의 예측이 가능하도록 정수압효과에 대한 파라메터를 체적분율의 함수로 근사하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제11권5호
• /
• pp.372-377
• /
• 2001

Part I에서 도출된 기초 식을 적용하여 입자 분산 강화형, 섬유 강화형 및 적층형 복합재료의 유효탄성제수 및 열팽창계수를 산정 하였다. 일방향 섬유 강화 복합재료의 경우 섬유의 유효 축비 (aspect ratio)가 고려되었으며, 유효 탄성계수는 다른 연구 결과들과 비교하였다. 입자 분산 강화형 복합재료의 유효 체적탄성률 및 전단 탄성률은 Korner의 표식 및 Hanshin과 Shtrikman의 하한치 (lower bounds)와 일치하고 있다. 일방향 섬유 강화 복합재료에서는 6개, Hanshin과 Rosen의 모델에 나타낸 4개의 독립 탄성계수와 일치하고 있다.

• Composites Research
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2012

본 논문에서는 다공성 복합재료의 열탄성 거동 예측을 위하여 미시역학적 유한요소 해석을 통해 기공 탄성 인자를 측정하였다. 먼저 기공 압력에 의한 복합재료의 응력 및 변형 상태를 기술하기 위해서 구성 방정식에 기공 탄성 인자를 도입하였다. 기공 탄성 인자의 산출에 필요한 기공 압력에 의한 팽창 변형도와 기공 형성에 따른 균질화 탄성 계수의 저하를 측정하였다. 기공의 형상, 크기, 배열 형태에 따른 이차원 대표 체적 요소의 모델링과 유한요소 해석을 수행하였다. 기공도, 재료 이 방성이 기공 탄성 인자에 미치는 영향과 기공 압력에 따른 변형 에너지 밀도 분포를 살펴보았다. 또한, 측정된 기공 탄성 인자의 유용성을 검토하기 위하여 탄소/페놀릭 복합재료의 열탄성 거동을 예측하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제8권1호
• /
• pp.19-28
• /
• 1992

최근 고도로 조절된 상태 에서 비틀림 단순 전단 실험 과 공진주 실험을 함께 수행할 수 있는 실험 장치가 The University of Tezas at Austin(미국)에서 개발되었다. 본 고에서는 이 실험장치를 이용하여 고 변형률 진동을 되풀이 해서 받은 깨끗한 모래의 동적 특성을 실험적으로 살펴보았다. 그 결과 고 변형률 진동을 되풀이 해서 받을수록,모래의 저 변형률 전단 탄성계수는 간극비의 변화가 없이 점진적으로 증가 되었으며, 구속 압력에 대한 체적 변화 또한 원시 시료의 그것보다 줄어드는 경 향을 나타내었다. 또한 구속 압력 에 대한 전단 탄성계수의 변화도 원시 시료의 그것보 다 줄어드는 경향을 보였다. 이상의 결과들은 이론적 결과들과도 잘 일치하는 현상을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.515-527
• /
• 2014

본 연구에서는 국내 모래의 공학적 특성을 파악하기 위하여 표준사, 욕지사, 낙동강사를 이용하여 구속압 조건, $K_0$ 조건, 과압밀 조건, 상대밀도 조건을 다르게하여 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험 결과, 변형률 ${\epsilon}_1$에 따른 축차응력 $\acute{q}$의 변화는 구속압 ${\sigma}_3$와 상대밀도 $D_r$이 클수록 크게 변화하였으나, $K_0$ 조건과 과압밀 조건변화와 크게 상관이 없었다. 모래의 최대 내부마찰각(${\phi}_{max}$)은 구속압이 클수록 입자간의 접촉력이 크게 되어 작아지는 경향을 나타내었고, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에 따라서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 감소함에 따라 내부마찰각도 작아지는 경향을 나타내었다. 체적변형률(${\epsilon}_u$)은 구속압이 클수록 입자의 파쇄성과 입자간의 재배열에 의해 체적 팽창이 작게 나타났으며, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에서는 조건에 상관없이 거의 같은 거동을 보였고, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 커질수록 초기에는 압축되다가 축변형률(${\epsilon}_1$)이 증가할수록 팽창하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 변형률 변화에 따른 탄성계수 $E_{sec}$는 변형률이 커질수록 차츰 수렴하는 경향을 나타내었고, 축차응력($\acute{q}$)-변형률(${\epsilon}_1$) 관계에서 초기할선 탄성계수($E_{ini}$)>할선 탄성계수($E_{sec}$)>접선 탄성계수($E_{tan}$) 순으로 탄성계수의 크기가 산정되었으며, 구속압 및 상대밀도가 증가함에 따라 탄성계수가 증가하는 경향을 보였고, $K_0$ 및 과압밀에 따라서는 거의 비슷한 탄성계수를 나타내었다. 접선 탄성계수에 의한 정규화에 대해서는 다양한 증가비로 증가하는 경향을 보였다. 한계상태선의 기울기 M은 구속압이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, $K_0$ 및 구속압, 상대밀도에 따라서는 동일선상에 표현되며, 상대밀도가 증가할수록 한계상태선의 기울기 M도 증가하는 경향을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제29권2호
• /
• pp.318-324
• /
• 2005

Theoretical efforts are performed to extend the formulation of NSLT(New Shear Lag Theory) for the prediction of the elastic modulus in short fiber composite. The formulation is based on the elastic stress transfer considering the stress concentration effects influenced by elastic modulus ratio between fiber and matrix. The composite modulus, thus far, is calculated by changing the fiber aspect ratio and volume fraction. It is found that the comparison with FEA(Finite Element Analysis) results gives a good agreement with the present theory (NSLT). It is also found that the NSLT is more accurate than the SLT(Shear Lag Theory) in short fiber regime when compared by FEA results. However, The modulus predicted by NSLT becomes similar values that of SLT when the fiber aspect ratio increases. Finally, It is shown that the present model has the capability to predict the composite modulus correctly in elastic regime.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제38권6호
• /
• pp.575-581
• /
• 2001

세라믹/금속기지 복합재료에서 횡방향의 단축인장하중을 받는 경우, 복합재료의 특성에 관한 시뮬레이션 결과이다. 세라믹과 금속기지간 계면에 강한 결합이 존재하는 복합재와, 계면에서의 결합이 약한 복합재의 두 경우에 대하여 횡방향 평균응력과 평균변형율에 대한 관계를 계산하였다. 복합재료의 미시역학적개념과 유한요소해석법을 적용하여 세라믹체적분율의 변화에 따라 각기 해석되었다. 본 연구에서 계산된 횡방향 탄성계수는 문헌에 알려져 있는 미시역학개념으로 유도된 식에 의한 횡방향탄성계수값과 잘 일치되었다. 계면에서 강한 결합이 있는 복합재와는 달리, 약한 결합의 복합재는 인장하중에 의하여 세라믹/금속계면에서 금속재료와 세라믹간의 분리가 발생된다. 이 분리는 전체복합재의 강성을 감소시키며, 금속의 부피분율이 감소될수록 (즉, 세라믹의 부피분율이 증가할수록) 횡방향 평균응력의 평균변형율에 대한 감소로 나타났다. 미시역학의 개념을 적용한 유한요소해석기법을 통하여, 이미 알고 있는 복합재 각 성분의 특성으로부터 복합재료의 계면특성과 횡방향특성을 예측할 수 있다.

• Composites Research
• /
• 제31권5호
• /
• pp.276-281
• /
• 2018

본 논문에서는 이론적인 계산 모델을 이용하여 다양한 섬유 다발 구조를 갖는 직조섬유강화 복합재의 탄성 거동을 예측하였다. 직조 복합재의 기계적 물성을 대표할 수 있는 대표체적요소 (RVE)을 설정하였으며, 직조 다발의 굴곡을 다양한 정현파 함수로 정의하였다. 고전적층이론 (CLPT)를 이용하여 영률, 전단 탄성계수, 포아송비와 같은 직조복합재의 유효물성을 예측하였다. 섬유 다발의 구조와 형태 (평직, 능직)에 따라 섬유 부피 분율을 계산하였으며 각각의 탄성 거동을 이론적인 계산 모델을 통해 예측하였다. 또한, 이론적 예측 결과의 검증을 위해 진공수지주입(VARTM) 공정을 사용하여 평직 및 능직 형태의 복합재 시편을 제작 후 물성 시험을 진행하여 실험 결과를 이론적 예측 결과와 비교하였다. 결과적으로 직조 복합재의 탄성 거동에 대한 이론적 결과와 실험 결과 간에 매우 높은 정확도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권2호
• /
• pp.129-135
• /
• 2015

본 연구는 마이크로미터 크기의 실리카 입자로 강화된 에폭시 복합재료 시편의 실리카 함량에 따른 열안정성을 기계적 물성인 영률 측정과 열적 물성인 열팽창계수 측정을 통해 평가하였다. 실험한 범위인 에폭시 중량 대비 실리카 함량 70 wt% 시편까지 실리카 함량에 따라 열팽창계수는 지속적으로 감소하여 약 25%까지 감소하여 열안정성이 개선되었으며, 영률 역시 점진적으로 증가하여 약 51%까지 증가하였다. 또한, 기존 연구에서 제시된 몇 가지 경험식 모델을 통한 해석결과를 실험결과와 비교하였는데, 열팽창계수 측정결과는 체적탄성계수와 전단탄성계수를 고려한 Kerner 모델의 결과와 잘 맞았으며, 영률 결과는 마이크로 크기 충전제에 대한 수치모델인 Mori-Tanaka 모델과 잘 부합하였다. 이를 통해 복합재료의 열팽창 및 영률 예측을 위한 모델에서는 체적분률 외에 충전제 함유량에 따른 추가적인 물성 변화를 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권2호
• /
• pp.167-175
• /
• 2014

가동중검사 동안 가압중수로 압력관에서 탐지된 베어링 패드 프레팅 결함, 이물질 프레팅 결함 등 체적결함에 대해서는 CSA N285.8-05 에 따라 탄성 응력집중계수 수식을 이용하여 피로균열 및 수소지연균열이 개시되는 것을 평가하여야 한다. CSA N285.8-05 에는 이물질 프레팅 결함에 대해서는 선형파괴역학 기반한 개략적인 수식만이 제시된다. 본 연구에서는 이러한 이물질 프레팅 결함에 대해 2 차원 유한요소 해석과 일부 수정된 Kinectrics 사의 공학적 절차를 통해 이물질 프레팅 결함의 기하학적 특성이 좀더 상세히 고려된 탄성 응력집중계수 수식을 도출하였다. 도출된 수식을 적용한 결과와 3 차원 유한요소 해석 결과를 비교한 결과, 도출된 수식은 유한요소 해석과 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.