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압축하중을 받는 복합재료 샌드위치 패널의 구조해석
Structural Analysis of Composite Sandwich Panel under Compression Loading 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.9 no.1, 2010년, pp.9 - 16  

김광수 (발사체구조팀) ,  장영순 (발사체구조팀)

초록
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본 연구에서는 이전에 구조시험[3]을 실시하였던 압축하중을 받는 샌드위치 패널 시편에 대한 구조 해석을 수행하였다. 구조 해석을 위해 세 가지 방식의 유한요소 모델링을 고려하였으며, 각각의 유한요소 모델을 이용해 선형좌굴해석과 비선형해석을 수행하였다. 이를 통해, 복합재 샌드위치 패널의 압축 좌굴 하중의 정확한 예측을 위해서는 면재는 쉘요소로 심재는 솔리드 요소로 모델링하는 것이 적절함을 확인하였다. 이것은 전체 샌드위치를 쉘요소로 하는 경우, 심재의 국부적인 crushing 효과와 심재의 전단 강성의 영향을 고려할 수 없기 때문이다. 만일 샌드위치 패널이 좌굴 하중 보다 면재의 재료 파손이 더 취약한 경우, 면재의 재료 파손 하중 및 파손 위치의 정확한 예측을 위해서는 샌드위치를 두께 방향으로 한 개의 쉘 요소로 모델링 하는 것이 적절하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, structural analyses were carried out on the composite sandwich panel which was tested under compression loading. In the structural analyses, three types of finite element modelling were considered and linear buckling analysis and nonlinear analysis were performed for each FE-model. Th...

주제어

#발사체   #동체   #복합재 샌드위치   #좌굴   #구조해석  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 해석 결과의 분석을 통해, 구조시험 및 구조해석 결과를 비교해 보고 복합재 샌드위치 패널의 좌굴 하중 및 파손 하중 예측을 위한 적절한 유한요소 모델링 방법을 제시하였다. 또한 심재의 재료 물성치 변화가 패널의 좌굴 하중에 미치는 영향을 평가해 보았다.
  • 본 연구에서는 앞서 구조시험[3]을 실시하였던 복합재 샌드위치 패널 시편에 대해 구조 해석을 수행하였다. 이를 위해 세 가지 방식의 유한요소 모델링을 고려하였으며, 각각의 유한요소 모델을 이용해 선형좌굴해석과 비선형해석을 수행하여 좌굴 하중과 재료 파손 하중을 예측하였다.

가설 설정

  • 재료 입력은 shell 요소는 복합재료 적층판으로 입력하였다. 심재의 솔리드 요소는 3차원 직교이방성 재료로 가정하여 재료 물성치를 입력하였다. 면재 및 심재의 재료가 모두 이방성 재료이므로 요소 좌표계의 정의가 중요하였다.
  • 해석적인(analytical) 방법의 파손 예측하중도 비교적 정확하여 약 38% 오차를 나타내었다. 해석적인 방법은 압축하중이 면재에만 작용한다고 가정하고 면재의 평균 변형률이 파손 변형률과 같아지는 하중을 파손하중으로 예측한 것이다. 이에 비해 심재를 3차원 솔리드 요소로 모델링한 3D1과 3D2 모델의 경우, 파손 하중 예측 오차가 크게 나타났다.
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참고문헌 (5)

  1. Kobayashi, M., Sakai, S., and Shimizu, R., "Development of H-2A launch vehicle composite interstage structure", Advanced Composite Materials, Vol. 10, No.2,3, pp.47-253, 2001. 

  2. J.R. Vinson, The behavior of sandwich structures of isotropic and composite materials, Technomic Publishing Co., Inc., 1999. 

  3. TR0SMG0P0035, 연구원내부기술자료, 보강재가 있는 샌드위치 패널의 압축 시험 결과, 2009.05.06. 

  4. MSC.Marc User's manuals, MSC Software Co., 2005. 

  5. TR0MAG0P0028, 연구원내부기술자료, KSLV-I 국산화 단연결부 샌드위치 패널 압축강도 시편 시험 결과, 2008.10.31. 

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