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NTIS 바로가기한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.4, 2015년, pp.2407 - 2414
김경표 (대한항공기술연구원)
This paper presents analytical expressions for the determination of out of plane thermo-elastic properties for conventional laminated composite plates. The approach follows that commonly accepted for in-plane properties. Results over a variety of lay-ups reveals that it is poor assumption to use tra...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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복합재 유한요소해석에서 복합재물성치를 입력할 때 두께방향 물성치는 단섬유방향 라미나 물성치에 직교하는 물성치와 동일하다는 가정을 사용할 수 있는 경우는 무엇인가? | 1과 같이 단섬유방향 라미나 물성치에 직교하는 물성치(transverse property)와 동일하다고 가정하고 있다. 이러한 가정은 복합재료를 구성하는 섬유(fiber) 및 기지(matrix)의 강성이나 컴플라이언스(compliance)를 통하여 하나의 플라이(ply)로 구성되어 있다고 가정하는 경우에는 적절하지만 여러장의 플라이를 적층하여 구성된 라미네이트의 경우에는 복합재 적층패턴에 따라(섬유각도의 변화) 두께방향 물성치가 동일하지 않으며 그로인해 구조물의 성능에 영향을 줄 수 있다. 특히 허블망원경의 반사경이나 통신구조물의 설계 조건은 구조가 받을 외부하중을 고려하여 설계되어야 할 뿐만 아니라, 반사판의 두께방향의 변형표면은 열 팽창 등 내부하중에 의한 변형이 최소화 되어야 제 기능을 발휘 할 수 있다. | |
항공우주분야에서는 복합재료를 어디에 적용하고 있는가? | 복합재료는 기존의 금속재료를 대체할 재료로 각광받고 있으며, 그 사용분야도 건설에서 항공분야에 이르기까지 다양해지고 있으며, 전 세계적으로 수요가 확대되고 있다. 특히 항공우주분야에서의 복합재료의 쓰임은 무게 대비 높은 강성 및 강도의 재료의 특성으로 항공기의 주구조물에 많이 적용되고 있다. 종전의 복합재료의 연구가 하중을 받는 구조물의 설계에 초점을 둔 반면, 근래의 복합재료의 쓰임에 대한 연구는 높은 정밀도가 요구되는 통신안테나 구조물이나 허블망원경의 반사경에 사용되었던 기존의 무거운 금속재료를 가벼운 복합재료로 대체하는데 초점을 두고 있다[1-4]. | |
일반적으로 구조 설계에 적용되는 복합재료 적층패턴의 섬유각은 무엇인가? | 본 논문에서는 다양한 적층패턴으로 인한 두께방향 물성치의 변화를 보여주기 위해 섬유비율을 각각 0도, 90도로 제한하거나 또는 0도 이외의 섬유각도의 비율을 최대 10%만 고려하여 물성치 변화를 계산하였지만, 일반적으로 구조 설계에 적용되는 복합재료 적층패턴의 섬유각은 최적화를 위해 [0도, ±45도, 90도]를 적층각으로 사용하는 경우가 대부분이며, 구조의 강성 및 전단력, 굽힘력 및 비틀림을 고려한 이상적인 섬유비율은[50%/40%/10%],[40%/40%/20%]또는 [30%/40%/30%] 의 비율이 많이 사용되고 있으며, 정밀도를 요구하는 광학장비 구조물은 0도, 90도, ±45도 이외에 더 다양한 섬유각을 사용하고 있으며 그 비율도 다양하기 때문에 정확한 라미네이트의 두께방향 물성치가 요구된다. 그러한 측면에서 본 연구에서 제시한 방법은 복합재 구조물에 실질적으로 많이 적용되어지는 단방향 복합재를 이용한 라미네이트의 두께방향 물성치를 얻는 데에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상되어 복합재 구조물 특히 복합재광학(Composite Optics) 구조물의 설계 및 해석에 널리 활용될 수 있을 것으로 예상한다. |
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R. C. Romeo, R. Martin, :Progress in 1m-class lightweight, CFRP composite mirrors for the ULTRA telescope", Proceedings of SPIE -The International Society for Optical Engineering, p 62730S, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.672221
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