• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1632-1642
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• 1992

본 연구에서는 방전가공(electric disharge machining, EDM) 또는 공기연마 분사기(air-abrasive jet machine, AJM) 가공에 의하여 인장 시험편 또는 외팔보 시험 편에 구멍깊이를 증가시켜 가면서 구멍을 뚫었다. 여기에서 방저가공(EDM)을 채택한 것은 구멍깊이를 직접 계측하는 것이 가능하여 구멍깊이 측정 오차에 기인하는 잔류응 력 측정오차를 최소화 할 수 있기 때문이며, 공기연마 분사기를 채택한 것은 구멍을 뚫는 동안 가공응력을 유발시키지 않기 때문이었다. 위 인장 시험편 또는 외팔보 시 험편을 이용하여 균일한 응력장과 두께 방향으로 변하는 선형적 구배응력장을 구현하 고, 이 때 각각 구멍깊이가 다른 원통형 막힘 구멍으로 부터 이완되는 스트레인을 계 측하였다. Schajer가 제안한 멱급수법과 최소장승법을 적용하여 균일응력장 또는 구 배 응력장에서 측정되는 스트레인을 잔류응력으로 환산하였으며, 환산된 잔류응력과 실제로 작용하는 응력을 비교하므로서 이론적으로 제시된 멱급수법과 최소자승법의 타 당성을 실험적으로 검토하는데 본 연구의 목적이 있다. 이 때 얕은 구멍깊이 (0.3∼ 1.2mm)에서 측정되는 스트레인을 이용하여 Schajer의 제안에 따라 잔류응력을 산정하 므로서, 잔류응력 계측 대상 구조물을 가급적 덜파괴시키며 잔류응력을 측정할 수 있 는지 여부를 실험적으로 검토하였다.