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열습환경을 고려한 항공기용 레이돔 볼트 체결부의 베어링 강도에 관한 연구
A Study on the Bearing Strength of Bolt Jointed Section for Composite Aircraft Radome Under Hygrothermal Environments 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.8, 2017년, pp.759 - 764  

김호일 (LIG넥스원) ,  유구현 (LIG넥스원) ,  김준 (LIG넥스원) ,  김광민 (LIG넥스원) ,  이규송 (국방과학연구소) ,  박영주 (국방과학연구소) ,  박범준 (국방과학연구소) ,  유홍균 (국방과학연구소)

초록
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본 연구에서는 항공기용 레이돔에 적용되는 복합재의 볼트 체결부 강도에 대한 온도 및 습도 환경의 영향을 연구하였으며 열습환경에 노출된 레이돔 체결부에 대해 수분흡수율을 구하고, 온도와 습도환경에 따른 체결부 강도의 물성변화를 확인하였다. 이때 시편은 환경조건을 고려하여 상온건조(RTD), 고온고습(EWT), 저온건조(CTD) 세 가지로 구분하였으며 볼트 체결부의 파손하중 및 파손모드를 결정하기 위한 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석의 결과가 체결부 강도와 파손모드에서 실험결과와 잘 일치하였으며 체결부 파손강도 예측이 가능한 효과적인 방법으로 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This research investigated the hygrothermal effect on the strength of bolt jointed section and moisture contents of composites exposed to hygrothermal environment for composite aircraft radome. The decrease in strength in the test environment is mainly attributed to the change in the material proper...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 항공기용 레이돔에 적용되는 복합재의 볼트 체결부 강도에 대한 온도 및 습도 환경의 영향을 연구하였으며 열습환경에 노출된 항공기용 레이돔 체결부에 대해 수분흡수율을 구하고, 체결부의 하중시험을 통해 내구성 평가를 수행하여 레이돔 설계에 반영하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합재료의 특징은? 복합재료는 기존의 등방성 재료에 비해 비탄성, 비강도가 높고 내마모성, 경량성 및 절연성 등이 우수한 특성으로 인하여 항공기 부품, 우주 항공산업 구조체 등의 다양한 분야에서 이용되고 있다. 복합재료가 항공우주분야에서 금속을 대체하는 재료로 자리매김함에 따라 복합재 구조설계를 위한 신뢰성 있는 데이터베이스의 구축이 중요한 문제로 대두되고 있다.
복합재 구조설계를 위한 신뢰성 있는 데이터베이스의 구축이 중요한 문제로 대두되고 있는 이유는? 복합재료는 기존의 등방성 재료에 비해 비탄성, 비강도가 높고 내마모성, 경량성 및 절연성 등이 우수한 특성으로 인하여 항공기 부품, 우주 항공산업 구조체 등의 다양한 분야에서 이용되고 있다. 복합재료가 항공우주분야에서 금속을 대체하는 재료로 자리매김함에 따라 복합재 구조설계를 위한 신뢰성 있는 데이터베이스의 구축이 중요한 문제로 대두되고 있다. 대부분의 복합재료 구조물은 금속부와 연결되는 체결구조를 포함하고 있으며 재료의 이방성 때문에 체결부의 강도와 파손 특성이 등방성의 경우에 비해 매우 다른 특성을 지니므로 파손강도 및 파손양상에 대한 평가에 어려움을 겪고 있는 것이 사실이다.
복합재의 기계적 특성 저하와 밀접한 관련이 있기 때문에 정확히 조사할 필요가 있는 것은 어떤 특성 때문인가? 2와 같이 온도와 습도 제어가 가능한 환경챔버(TH-G-408)를 이용하여 고온 고습조건을 복합재 시편에 적용하였다. 열습환경에 장시간 노출된 복합재 내에 수분이 침수되면 복합재의 수지가 팽윤되고, 섬유와 수지 사이의 계면 특성이 감소한다.(2,3) 이러한 영향은 복합재의 기계적 특성 저하와 밀접한 관련이 있기 때문에 정확히 조사할 필요가 있다.
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참고문헌 (12)

  1. The American Society for Testing and Materials 2013, "ASTM D5961 Standard Test Method for Bearing Response of Polymer Matrix Composite Laminates." 

  2. Bradley, W. L. and Grand, T. S., 1995, "The Effect of the Moisture Absorption on the Interfacial Strength of Polymeric Matrix Composites," Journal of Materials Science, Vol. 30, No. 21, pp. 5537-5542. 

  3. Gautiera, L., Mortaignea, B. and Bellenger, V., 1999, "Interface Damage Study of Hydrothermally Aged Glass-Fibre-Reinforced Polyester Composite," Com-posites Science and Technology, Vol. 59, No. 16, pp. 2329-2337. 

  4. The American Society for Testing and Materials 2012, "ASTM D5229 Standard Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite Materials." 

  5. Xiao, G. Z. and Shanahan, M. E. R., 1998, "Swelling of DGEBA/DDA Epoxy Resin during Hygrothermal Aging," Polymer, Vol. 14, No. 14, pp. 3253-3260. 

  6. Rege, S. K. and Lakkad, S. C., 1983, "Effect of Salt Water on Mechanical Properties of Fibre Reinforced Plastics," Fibre Science and Technology, Vol. 19, No. 4, pp. 314-324. 

  7. Smith, C. S., 1990, "Design of Marine Structures in Composite Materials," Elsevier Applied Science, London. 

  8. Gellert, E. P. and Turley, D. M., 1999, "Seawater Immersion Ageing of Glass-Fibre Applications," Composites, Part A, Vol. 30, No. 11, pp. 1259-1265. 

  9. Chang, F. K., Scott, R. A. and Springer, G. S., 1982, "Strength of Mechanically Fastened Composite Joints," Journal of Composite Materials, Vol. 16, pp. 470-494. 

  10. Department of Defense., 2002, "MIL-HDBK-17-1F Volume 1. Polymer Matrix Composites Guidelines for Characterization of Structural Materials." 

  11. Hart-smith, L. J., 1987, "Design and Empirical Analysis of Bolted or Rivetes Joints," in Joining Fibre-Rainforced Plastics edited by F. L. Mathews, Elsevier Applied Science, London. 

  12. Jones, R. M., 1975, "Mechanics of Composite Materials," McGraw-Hill, New York, USA 

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