복합재료는 비강도 비강성 등 우수한 기계적 성질을 가지고 있으며 적층각도, 체적비 등의 변경이 가능하여 강성설계에 용이하다. 그러나 복합재료는 섬유와 기지가 물리적으로 결합되어져 있는 구조를 가지고 있으며, 이로 인해 불균질성 및 이방성 등의 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인해 복합재료는 미시적 관점과 거시적 관점으로 구분할 수 있다. 거시적 관점에서는 균질적으로 보이지만 미시적 관점에서는 섬유 및 기지로 이루어진 구조로 보인다. 따라서 이를 고려한 물성평가가 매우 중요하다. 본 연구는 직물 복합재료의 불균질성 및 불확실성을 고려하여 기계적 물성을 평가하기 위해 ...
복합재료는 비강도 비강성 등 우수한 기계적 성질을 가지고 있으며 적층각도, 체적비 등의 변경이 가능하여 강성설계에 용이하다. 그러나 복합재료는 섬유와 기지가 물리적으로 결합되어져 있는 구조를 가지고 있으며, 이로 인해 불균질성 및 이방성 등의 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인해 복합재료는 미시적 관점과 거시적 관점으로 구분할 수 있다. 거시적 관점에서는 균질적으로 보이지만 미시적 관점에서는 섬유 및 기지로 이루어진 구조로 보인다. 따라서 이를 고려한 물성평가가 매우 중요하다. 본 연구는 직물 복합재료의 불균질성 및 불확실성을 고려하여 기계적 물성을 평가하기 위해 멀티스케일 해석 및 확률론적 해석을 수행하였다. 이를 위해 먼저, 미시적 해석을 수행하여 유효 물성치를 추정하였다. 또한 혼합법칙 이론을 사용하여 해석결과의 유효성을 검증하였으며, 인장시험 결과와 균질화 해석 결과 값을 비교하여 신뢰성을 검증하였다. 거시적 해석방법은 미시적 해석방법에서 추정된 체적비 70%의 해석 데이터를 기반으로 균질화 해석을 수행하여 유효 물성치를 획득하였다. 마지막으로 Micro level 및 Macro level에 대한 확률론적 해석 방법으로는 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하였으며, 복합재료의 유효 물성치의 변동성 및 분산의 영향을 평가하였다. 또한 상관도 분석을 통하여 복합재료의 기계적 물성치와 유효 물성치의 상관관계를 확인하였다.
복합재료는 비강도 비강성 등 우수한 기계적 성질을 가지고 있으며 적층각도, 체적비 등의 변경이 가능하여 강성설계에 용이하다. 그러나 복합재료는 섬유와 기지가 물리적으로 결합되어져 있는 구조를 가지고 있으며, 이로 인해 불균질성 및 이방성 등의 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인해 복합재료는 미시적 관점과 거시적 관점으로 구분할 수 있다. 거시적 관점에서는 균질적으로 보이지만 미시적 관점에서는 섬유 및 기지로 이루어진 구조로 보인다. 따라서 이를 고려한 물성평가가 매우 중요하다. 본 연구는 직물 복합재료의 불균질성 및 불확실성을 고려하여 기계적 물성을 평가하기 위해 멀티스케일 해석 및 확률론적 해석을 수행하였다. 이를 위해 먼저, 미시적 해석을 수행하여 유효 물성치를 추정하였다. 또한 혼합법칙 이론을 사용하여 해석결과의 유효성을 검증하였으며, 인장시험 결과와 균질화 해석 결과 값을 비교하여 신뢰성을 검증하였다. 거시적 해석방법은 미시적 해석방법에서 추정된 체적비 70%의 해석 데이터를 기반으로 균질화 해석을 수행하여 유효 물성치를 획득하였다. 마지막으로 Micro level 및 Macro level에 대한 확률론적 해석 방법으로는 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하였으며, 복합재료의 유효 물성치의 변동성 및 분산의 영향을 평가하였다. 또한 상관도 분석을 통하여 복합재료의 기계적 물성치와 유효 물성치의 상관관계를 확인하였다.
Composites have superior mechanical properties such as specific stiffness and specific strength, and that enables a stiffness design through changes in the stacking sequence and fiber volume fraction. The composite material has a structure in which the fibers and the matrix are physically bonded, th...
Composites have superior mechanical properties such as specific stiffness and specific strength, and that enables a stiffness design through changes in the stacking sequence and fiber volume fraction. The composite material has a structure in which the fibers and the matrix are physically bonded, thereby having characteristics such as inhomogeneity and anisotropy. Because of this feature, the composite material can be divided into a microscopic level and a macroscopic level. From a macroscopic level, it looks homogeneous, but from a microscopic level it looks like a fiber and matrix structure. Therefore, it is very important to evaluate physical properties taking this into consideration. In this study, multi-scale analysis and probabilistic analysis were carried out to evaluate mechanical properties, taking into account the heterogeneity and uncertainty of the fabric composite material. For this reason, first, microanalysis was performed to estimate effective physical property values. Also, the validity of the analysis results was verified using the theory of rule of mixture, and the reliability was verified by comparing the results of the results of tensile test with the values of the homogenization analysis results. The macro analysis method performed the homogenization analysis based on the analysis data of 70% of the volume ratio estimated by the micro analysis method, and acquired the effective physical property value. Finally, the micro level and macro level probabilistic analysis methods use Monte Carlo simulation technology to evaluate the influence of fluctuation and dispersion of the effective physical property value of the composite material. Moreover, the correlation between the mechanical physical property value of the composite material and the effective physical property value was confirmed through sensitivity analysis.
Composites have superior mechanical properties such as specific stiffness and specific strength, and that enables a stiffness design through changes in the stacking sequence and fiber volume fraction. The composite material has a structure in which the fibers and the matrix are physically bonded, thereby having characteristics such as inhomogeneity and anisotropy. Because of this feature, the composite material can be divided into a microscopic level and a macroscopic level. From a macroscopic level, it looks homogeneous, but from a microscopic level it looks like a fiber and matrix structure. Therefore, it is very important to evaluate physical properties taking this into consideration. In this study, multi-scale analysis and probabilistic analysis were carried out to evaluate mechanical properties, taking into account the heterogeneity and uncertainty of the fabric composite material. For this reason, first, microanalysis was performed to estimate effective physical property values. Also, the validity of the analysis results was verified using the theory of rule of mixture, and the reliability was verified by comparing the results of the results of tensile test with the values of the homogenization analysis results. The macro analysis method performed the homogenization analysis based on the analysis data of 70% of the volume ratio estimated by the micro analysis method, and acquired the effective physical property value. Finally, the micro level and macro level probabilistic analysis methods use Monte Carlo simulation technology to evaluate the influence of fluctuation and dispersion of the effective physical property value of the composite material. Moreover, the correlation between the mechanical physical property value of the composite material and the effective physical property value was confirmed through sensitivity analysis.
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