• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
• /
• pp.488-491
• /
• 2009

본 논문에서는 응력함수와 Kantorovich method를 이용하여 기저판(substrate)에 인장과 굽힘이 작용할 때 복합재 패치의 3차원 응력을 해석하였다. 면내 방향과 면외 방향의 두 응력함수에 가상 공액일의 법칙(Complementary virtual work principle)을 적용하였으며 복합재 패치의 자유 경계조건과 바닥의 기저판으로부터 전달되는 전단 수직 응력 조건을 부여하였다. 이를 통해서 패치 구조물의 지배방정식을 연립 미분 방정식 형태의 고유치 문제로 변환하여 응력함수를 구하였다. 위 방법의 타당성과 효용성을 검증하기 위한 수치 예제로 cross-ply, angle-ply, quasi-isotropic의 패치 적층 배열을 고려하였으며, 층간 응력함수 값이 자유 경계에서 최고치를 나타내고 패치 중심부로 갈수록 급격히 감소하는 모습을 확인하였다. 제안된 기법은 기저판에 인장하중이 작용하는 경우뿐만 아니라 굽힘 하중이 작용하는 경우에도 정확한 예측이 가능하여, 패치 구조물의 층간 응력을 포함한 3차원 응력을 해석하는데 있어서 효율적인 해석 도구로서 사용할 수 있을 것이라 사료된다.

• Composites Research
• /
• 제17권1호
• /
• pp.29-37
• /
• 2004

하니컴 샌드위치 복합재료(HSC) 구조물은 높은 강성 및 경량화가 요구되는 항공ㆍ우주 및 군수 산업 등에 폭 넓게 이용되고 있으며 하니컴 샌드위치 복합재료의 정확한 강도 해석에 있어서 하니컴 코어의 기계적 물성 예측이 필요하다. 본 연구에서는 하니컴 코어 벽의 굽힘, 축 방향 및 전단 변형을 고려한 에너지 법을 사용하여 하니컴 코어 재료의 각 방향 탄성계수 및 포아송 비와 같은 기계적 물성 값을 구하기 위한 예측식을 유도하고, 이 이론 예측값이 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 6.3을 이용하여 구한 결과와 거의 일치하고 있음을 알았다. 또한 하니컴 샌드위치 복합재료 평판의 인장 실험 및 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 변형 거동 예측 및 층간 응력을 해석하였다. 하니컴 코어층과 표면층 사이의 전단 응력의 증가는 HSC 평판의 층간분리 현상의 주원인임을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.395-403
• /
• 2005

The dynamic characteristics of delaminated smart composite laminates are studied using animproved layerwise laminate theory. The theory is capable of capturing interlaminar shear stresses that are critical to delamination. The presence of discrete delamination is modeled through the use of Heaviside unit step functions. Stress free boundary conditions are enforced at all free surfaces. Continuity in displacement field and transverse shear stresses are enforced at each ply level. In modeling piezoelectric composite plates, a coupled piezoelectric-mechanical formulation is used in the development of the constitutive equations. Numerical analysis is conducted to investigate the effect of nonlinearity in the transient vibration of bimodular behavior caused by the contact impact of delaminated interfaces. Composite plates with delamination, subject to external loads and voltage history from surface bonded sensors, are investigated and the results are compared with corresponding experimental results and plates without delamination.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.171-178
• /
• 1996

DCB(pure mode I) and CLS(mixed mode) tests were performed to investigate the effect of fracture mode on the interlaminar fracture of composite laminate. Mode I critical strain energy release rate was found to be $133J/m^2$ from the DCB test and total strain energy release rate decreased from $1, 270J/m^2$ as thickness ratio(tl/t) varied from 0.333 to 0.667 from the crease from the CLS test. Crack length had no effect on the total strain energy release rate and load was almost constant during the crack growth of the specimen which had the specific thickness ratio. Crack initiated when the stress of the strap ply reached constant stress $42kgf/mm^2$ which was found to be independent of the thickness ratio.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.2002-2014
• /
• 1991

본 연구에서는 모재균열의 열림변위로 인한 변형을 고려하여, 모재균열 주위 의 응력분포를 구하기 위한 2차원 해석방법을 제안한다. 제안된 방법은 두께방향 다 항식 형태로 가정된 변위성분으로부터 모재균열 주쥐의 변위, 응력분포를 구한다. 본 방법은 적층판의 프아송비(Poisson's ratio) 효과와 열잔류응력(thermal residual stress)의 영향을 고려하였으며, 계면층(interface layer) 개념을 사용하여 특성손상 상태 이후에 발생하는 층간분리를 평가하기 위한 기초자료인 층간수직응력과 층간전단 응력을 결정하였다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여, 유한요소해석(finite element analysis)을 수행하여 제안된 방법의 응력분포 결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 보았다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제30권2호
• /
• pp.112-119
• /
• 2006

Due to their intrinsic anisotropy, composite materials show quite complicated damage mechanism with their fiber orientation and stacking sequence and especially, their fatigue damage process is sequential occurrence of matrix cracking, delamination and fiber breakage. In the study, to propose new model capable of describing damage mechanism under fatigue loading, fatigue analysis of composite laminates based on damage mechanics, are performed. The average stress is disassembled with stress components of matrix, fiber and interlaminar interface through stress analysis. Each stress components are used to assess static damage analysis based on continuum damage mechanics (C.D.M.). Fatigue damage curves are obtained from hysteresis loop and assessed by the fatigue damage analysis. Then, static and fatigue damage analysis are combined. Expected results such as stress-cycle relation are verified by the experimental results of fatigue tests.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
• /
• pp.652-657
• /
• 2008

A stress distribution of composite laminates patches is obtained by using the Kantorovich method when the substrate is under uniaxial load. The analysis is based on the stress function approach and uses the complementary virtual work principle. The three-dimensional stresses satisfy the traction free conditions at the free edges and the top surfaces of the patch. The stress of the bottom surfaces of the patch is obtained from equilibrium equation of patch and substrate. To demonstrate the efficiency and validity of the proposed analysis, numerical examples for cross-ply and quasi-isotropic laminates are included. The present method provides accurate stresses in the interior and near the free edges of composite laminate patches.

• 동력기계공학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.49-55
• /
• 2009

복합재 적층판의 자유단 근처에서 나타나는 층간 응력의 집중 현상을 층간면 효과를 고려해 해석하였다. 복합재 적층판 내부의 임의의 위치에서 3차원 평형방정식을 만족시키기 위해 렉니츠키 응력함수를 도입하였으며, 가상일의 원리를 이용하여 지배방정식을 유도하였다. 주어진 응력함수를 이용하여 구한 3차원 응력들은 복합재 적층판의 아래 위 면뿐만 아니라 자유단에서 하중자유조건을 잘 만족한다. 기하학적 불연속성 때문에 복합재 적층판의 자유단에서는 응력의 특이가 발생하지만, 층간면 효과를 고려하게 되면 층간응력의 집중현상을 정확하게 해석할 수 있다. 자유단에서 발생한 층간응력의 크기를 보면, 층간면 효과를 고려할 경우, 응력특이 효과가 많이 줄어드는 것을 관찰할 수 있다. 본 연구에서 주어진 층간면에서의 정확한 응력 해석은 복합재 적층판의 강도설계를 수행하는 초기 설계 툴로 사용할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권7호
• /
• pp.627-633
• /
• 2009

복합재는 인공위성 카메라 경통의 재료로 많이 사용되는 재료이다. 하지만 적층된 복합재는 층간응력에 의한 층간분리 현상으로 약화된다 이러한 파괴모드는 경통의 구조적 불안정을 유발하며, 카메라의 광학적 성능도 저하시킨다. 따라서 경통은 층간분리에 대해서 강건해야하며, 또한 고강성, 충분히 높은 고유진동수 및 작은 열 팽창 계수 등을 가져야한다. 본 연구에서는 실험계획법을 바탕으로 설계를 진행하였다. 각 실험과정은 직교배열표를 기준으로 설계되었으며, 여러 속성을 고려하기 위해서 MADM 방법을 사용하였다. 그리고 분산분석과 F-검정을 통해서 영향력 인자를 결정하여 경통의 최종 적층각을 결정하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제21권2호
• /
• pp.317-326
• /
• 1997

An investigation was performed to study the matrix cracking and delamination in laminated composite plates due to transverse impact. A model was developed for predicting the initiation of the matrix cracking and the shape and size of impact-induced delamination in laminated composite plates resulting from the ballistic impact. The model consists of a stress analysis and a failure analysis. A transient finite element analysis which was based on the higher-order shear deformation theory was adopted for calculating the stresses inside the laminated composite plates during impact. A failure analysis was used to predict the initial intraply matrix cracking and the shape and size of the interface delamination in the laminates. As a results, a shear matrix cracking which was governed by the transverse interlaminar shear stress occured at the middle layer near the midplane of laminates and a bending matrix cracking which was governed by the transverse inplane stress occured at the bottom layer near the surface of laminates. In a thick laminates, a shear matrix cracking generated first at the middle layer of laminates, but in a thin laminates, a bending matrix cracking generated first at the bottom layer of laminates.