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한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.4, 2017년, pp.275 - 282
오명훈 (서울대학교 조선해양공학과) , 최명진 (서울대학교 조선해양공학과) , 변태욱 (호서대학교 벤처대학원 융합공학과) , 조선호 (서울대학교 조선해양공학과)
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In this paper, using a pattern transformation triggered by deformation, we propose a porous structure that exhibits the characteristic of negative Poisson's ratio in both tension and compression. Due to the lack of torque for rotational motion of ligaments, the existing porous structure of circular ...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 음의 포아송 비구조란? | 양의 포아송 비를 갖는 일반적인 재료의 경우, 수축상태에서는 하중에 수직한 방향으로 재료가 팽창하고, 인장상태에서는 그 반대의 현상이 관찰된다. 포아송 비 v는 -△y/△x로 정의되며, 음의 포아송 비(negative poisson’s ratio) 구조는 재료의 물성치가 아닌 구조 형상의 특성으로 인하여 재료가 수축상황에 놓였을 때 하중에 수직한 방향으로 수축하며, 인장상황에서 팽창하게 되는 구조를 말한다. 음의 포아송비 구조는 Lakes(1987)에 의해 제안된 이래로 다양한 형태로 개발되어 왔다. | |
| 불안정성(instability)에 의한 패턴 변화의 단점은? | 이러한 좌굴, 즉 불안정성(instability)에 의한 패턴 변화는 두 가지 단점을 갖는다. 첫째, 연결선의 회전 방향을 예측하기 힘들기 때문에 시뮬레이션 및 실험에서 일관된 방향의 패턴 변화를 얻기 위해서는 특정 방향으로 어느 정도 크기의 초기 결함을 부여하여야 한다. 둘째, 인장 하중 하에서는 불안정성이 없으므로 연결선의 회전이 발생하지 않는다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 본 논문에서는 Fig. | |
| 원형 구멍을 이용한 구조의 문제점은? | 본 논문에서는 변형에 의해 유발된 패턴변화(pattern transformation)에 기반하여 압축(compression)과 인장(tension) 하중 모두에서 음의 포아송 비(negative poisson's ratio)를 나타내는 다공성(porous) 구조를 제안한다. 기존에 개발된 원형 구멍을 이용한 구조는 연결선(ligament)의 회전 모멘트 부족으로 인해 인장 시 양의 포아송 비를 나타내는 한계점이 있었으며, 타원형 구멍을 이용한 구조는 응력집중 현상으로 인하여 내구성(durability)이 약한 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 휘어진 연결선의 배열을 통하여 인장하중 하에서의 회전 모멘트를 증가시키는 동시에 응력집중 현상을 완화하고 변형에너지(strain energy)를 구조물 전반에서 고르게 흡수하도록 설계하였다. |
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