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원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법 연구
Study on Evaluation Method of Structural Integrity of Cylindrical Composite Lattice Structures 원문보기

Composites research = 복합재료, v.30 no.6, 2017년, pp.338 - 342  

임재문 (Graduate School of Mechanical Engineering, Hanbat National University) ,  강승구 (Graduate School of Mechanical Engineering, Hanbat National University) ,  신광복 (Department of Mechanical Engineering, Hanbat National University) ,  이상우 (Defense & Aerospace Division, Hankuk Fiber Group)

초록
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본 논문에서는 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 구조안전성 평가는 유한요소해석을 통해 수행하였다. 구조안전성 평가를 위한 최적의 유한요소를 확인하기 위해 원통형 복합재 격자구조체 유한요소모델은 빔, 쉘 그리고 솔리드 요소를 사용해 생성하였다. 쉘과 솔리드 모델의 유한요소 해석결과는 서로 유사하게 발생되었다. 그러나 빔 모델의 경우, 쉘과 솔리드 모델의 결과와 큰 차이가 발생하였다. 이것은 빔 요소가 원통형 복합재 격자구조체 섬유 비교차부의 기계적 물성저하를 고려하지 못하기 때문이다. 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가를 위한 유한요소해석은 쉘 또는 솔리드 요소를 사용해야 하는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, evaluation method of structural integrity of cylindrical composite lattice structures was conducted. A finite element analysis was used to evaluate the structural integrity of composite lattice structures. In order to verify the optimal finite element in the evaluation of the structur...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에, 본 논문에서는 유한요소해석을 통한 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 복합재 격자구조체는 주로 필라멘트 와인딩 공법과 AFP(automated fiber placement method) 공법을 통해 제작되는데 필라멘트 와인딩 공법은 생산성과 제작 단가에 유리한 반면 AFP 공법에 비해 기공 등의 구조 결함이 많이 발생되는 단점이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합재 격자 구조체의 장점 및 활용분야는? 경량 재료인 복합재와 최적의 형상 설계를 적용하여 경량화를 극대화한 구조물이다. 복합재 격자 구조체는 주로 원통형 및 콘(cone)형으로 제작되며 기존의 구조물에 비해 비강성 및 비강도가 매우 우수하여 중량이 구조물의 성능에 매우 큰 형향을 미치는 우주 발사체, 고성능 유도무기 그리고 항공기 동체 등에 적용되고 있다. 러시아, 미국 등 선진국에서는 항공우주 분야와 방위산업 분야에 적용하고 있으며 이는 유도무기 및 우주 발사체의 성능에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 기술 보호를 통해 유출을 방지하고 있어 기술이전 등을 통한 방법으로 기술 획득이 어려운 실정이다.
복합재 격자구조체의 특징은? 복합재 격자구조체는 구조하중을 지지하기 위한 최소한의 재료로 구성된 구조물로 단위 격자 형상이 반복되는 구조를 가지고 있다. 경량 재료인 복합재와 최적의 형상 설계를 적용하여 경량화를 극대화한 구조물이다.
복합재 격자구조체의 기술 획득이 어려운 이유는? 복합재 격자 구조체는 주로 원통형 및 콘(cone)형으로 제작되며 기존의 구조물에 비해 비강성 및 비강도가 매우 우수하여 중량이 구조물의 성능에 매우 큰 형향을 미치는 우주 발사체, 고성능 유도무기 그리고 항공기 동체 등에 적용되고 있다. 러시아, 미국 등 선진국에서는 항공우주 분야와 방위산업 분야에 적용하고 있으며 이는 유도무기 및 우주 발사체의 성능에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 기술 보호를 통해 유출을 방지하고 있어 기술이전 등을 통한 방법으로 기술 획득이 어려운 실정이다.
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참고문헌 (10)

  1. Vasiliev, V.V., Barynin, V.A., and Rasin, A.F., "Anisogrid Lattice Structures - Survey of Development and Application," Composite Structures, Vol. 54, 2011, pp. 361-370. 

  2. Vasiliev, V.V., and Rasin, A.F., "Anisogrid Composite Lattice Structures for Spacecraft and Aircraft Applications," Composite Structures, Vol. 76, 2006, pp. 182-189. 

  3. Vasiliev, V.V., Barynin, V.A., and Razin, A.F., "Anisogrid Composite Lattice Structures - Development and Aerospace Applications," Composite Structures, Vol. 94, 2012, pp. 1117-1127. 

  4. Belardo, M., Paletta, N., and Mercurio, U., "Conceptual Design of the Composite Sandwich Fuselage of a Re-Entry Vehicle," Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Vol. 46, No. 4-5, 2015, pp. 420-430. 

  5. Krishan, P.K., and Muruganantham, P., "Design and Analysis of a typical Inter-Tank Structure of a Launch Vehicle using Integrally Stiffened Construction," International Journal of Research in Engineering & Technology, Vol. 1, No. 1, 2013, pp. 21-34. 

  6. Querin, O.M., Toporov, V.V., Liu, D., Busch, L.H., et al., "Topology and Parametric Optimization of a Lattice Composite Fuselage Structure," http://www.altairuniversity.com/wpcontent/uploads/2014/04/Topology_and_Parametric_Optimization-ofa-Latice_Composite_Fuselage-_Structure_as_published.pdf, 2014. 

  7. Doh, Y.D., Chung, S.K., Lee, S.W., and Son, J.H., "Design and Fabrication of Filament Wound Composite Lattice Structures," Proceeding of Spring Conference of The Korean Society of Propulsion Engineers, 2010, pp. 421-427. 

  8. Doh, Y.D., Chung, S.K., Lee, S.W., and Chang, H.B., "Design and Fabrication of Cone Type Composite Lattice Structures," Proceeding of Spring Conference of the Korean Society of Propulsion Engineers, 2011, pp. 307-311. 

  9. Barynin, V.A., Bunakov, V.A., Rasin, A.F., and Vasiliev, V.V., "Aerospace Composite Lattice Structure," Proceeding of ICCM, 2009. 

  10. Im, J.M., Shin, K.B., and Lee, S.W., "A Study on Finite Element Modeling for Composite Lattice Structure with Hexagonal Cell," Proceeding of Korean Society for Precision Engineering, 2016, pp. 295. 

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