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문제 정의
- 본 논문에서는 적층복합재료의 파손진전 거동을 응집영역 모델링 기법을 사용하여 연구하였다. 연구에서 고려한 형상은 Hallet 등[20]이 실험적으로 연구한 양단노치가 있 는 적층복합재료 인장시편으로, 이를 3차원 유한요소와 응집요소를 사용하며 모델링 한 후 양단에 인장하중을 가하여 점진적 파손해석을 수행하고 파손의 전파거동을 조사 하였다.
- 본 연구에서는 응집영역 모델링 기법을 사용하여 노치가 있는 적층복합재료의 파괴거동을 연구하였다. 노치가 있는 적층복합재료 시편형상에 대해 3차원 고체요소와 섬 유파괴, 기지파괴 및 층간분리를 모사하는 응집요소를 사용하여 모델링 한 후 일축인장하중을 가하여 점진적 파괴 해석을 수행하였다.
- 노치가 있는 적층복합재료 시편형상에 대해 3차원 고체요소와 섬 유파괴, 기지파괴 및 층간분리를 모사하는 응집요소를 사용하여 모델링 한 후 일축인장하중을 가하여 점진적 파괴 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 파손이 특정 선을 따라서 발생하는 것뿐만 아니라 영역에 걸쳐 발생하여 것도 모사하여 실험결과와 매우 잘 일치하는 명목응력-변형률선 도를 예측하였으며 특히 선도의 기울기가 변하는 비선형 거동 메커니즘을 규명하였다. 또한 파손형상에 있어서도 참고문헌의 실험사진와 비교하여 잘 일치하였다.
가설 설정
- CZM 방법은 파괴의 시작, 진전 및 종료의 전 과정이 트 랙션-분리관계식(Traction-Separation Law, TSL)을 따르며 별도의 파괴지표나 물성치 저하모델이 필요없다. TSL에는 지 수형[23], 사변형[24], 삼각형[25] 등 다양한 방법이 있으나 본 연구에서는 취성파괴를 가정하고 Fig. 4에 보인 바와 같은 삼각형 TSL을 사용하였다. 여기서 Tmax, δ0는 파괴가 시작되는 시점의 트랙션과 분리변위이며 δf 는 파괴종료시의 분리변위, 그리고 선도의 면적(Gc )은 파괴에너지를 의미한다
- 그리고 파괴진전 모델에서 기지파손과 섬유파단은 파괴에너지가 2차 상호작용 하는 혼합모델(type = energy, mixed mode behavior = power law, power = 2)을 사용하였으며 층간분리의 경우에는 η = 2인 BK 방법[26]에 따르는 것으로 가정하였다.
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