• 대한조선학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.108-116
• /
• 1991

선용재료중(船用材料中)에는 정적하중(靜的荷重)에 의한 정적거동(靜的擧動)(응력-변형률관계)과 반복하중(反復荷重)에 의한 반복거동(反復擧動)(응력진폭-변형률진폭관계)이 상이(相異)하게 되는 경우가 많다. 특히 탄소성(彈塑性) 응력집중부(應力集中部)에서 진전(進展)하는 초기의 짧은 피로균열(疲勞龜裂)은 재료(材料)의 반복거동(反復擧動)에 크게 의존하여 성장하므로 재료(材料)의 정적(靜的) 및 반복거동(反復擧動)의 비교, 검토가 요구된다. 본 연구에서는 2종류의 철강재료(鐵鋼材料)(SS41, HT80)와 5종류의 Al합금(合金)(A5083-O, A6N01-T5, A7N01-T4, A7016-T6, A7178-T6)에 대하여 정적(靜的) 및 반복하중(反復荷重)에 의한 재료(材料)의 응력-변형율(應力-變形率) 관계(關係)를 비교, 검토하였고, 각(各) 재료상수(材料常數)를 구하였다. 또한 응력집중부(應力集中部)에 일정 진폭의 반복하중(反復荷重)이 작용(作用)하여 탄소성(彈塑性) 변형(變形)할 때 그 선단(先端)의 응력(應力)과 변형률(變形率) 진폭(振幅)의 변화(變化)에 미치는 재료(材料)의 반복(反復) 경화특성(硬化特性)의 영향에 대하여 Neuber법칙(法則)과 중앙(中央)노치재(材의) 실험(實驗)에 의하여 고찰(考察을 행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.81-93
• /
• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.