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첨단복합재료 적층판의 인장 파손특성 시험적 평가
Experimental Assessment of Tensile Failure Characteristic for Advanced Composite Laminates 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.10, 2017년, pp.959 - 965  

이명건 (국방과학연구소) ,  이정원 (충남대학교 기계설계공학과) ,  윤동현 (충남대학교 기계설계공학과) ,  김재훈 (충남대학교 기계설계공학과)

초록
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최근 선진항공사에서는 항공기 복합재 구조의 변형률을 평가할 때 적층판 파손이론을 사용한다. 적층판 파손이론은 복합재 구조평가에 적층판의 파손변형률을 사용한다. 본 논문은 적층판 인장파손특성의 시험적 평가 절차를 보여준다. 시험적 평가는 회귀분석법(regression analysis method)을 사용하였다 회귀분석은 적층판의 파손변형률을 응답변수로 하고 적층판 내 $0^{\circ}$, ${\pm}45^{\circ}$층의 비율을 회귀변수로 하는 방법이다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $177^{\circ}C(350^{\circ}F)$에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그이다. 시편은 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$층으로 적층된 14 종류의 노치없는 적층판으로 총 149개 시편으로 구성하였다. 시험방법은 ASTM-D-3039 규정을 사용하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In recent years, major airplane manufacturers have been using the laminate failure theory to estimate the strain of composite structures for airplanes. The laminate failure theory uses the failure strain of the laminate to analyze composite structures. This paper describes a procedure for the experi...

주제어

#첨단복합재료   #인장파손특성   #적층판   #회귀분석법  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 적층판에 대한 시편 인장시험 결과를 사용하여 회귀분석법에 의한 적층판 인장 변형률 파손특성 값을 계산하는 절차를 설명하였다. 14개 적층판에서 총 149개 시편을 제작하여 인장 특성 시험을 수행하여 아웃라이어로 제거된 14개 시험결과를 제외하고 135개 시험결과를 회귀분석 절차에 사용하였다.
  • 본 논문은 항공기 복합재 1차 구조물 설계에 사용되는 T800급 Carbon/Epoxy UD 테이프로 적층한 적층판의 인장 파손특성값 획득 절차 및 분석결과를 포함한다. 회귀분석 절차를 사용하여 적층판 파손이론에 사용되는 적층판 인장 변형률 파손특성값에 대한 시험적 평가를 하였다.

가설 설정

  • (4) 시편은 대칭 및 balance 적층한다.
  • 복합재료 적층판의 거동은 파손까지 선형탄성으로 가정한다. 적층판의 응력 변형률 거동의 모든 비선형성은 무시된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
회귀분석 값이 시험값보다 작다는 것은 무슨 의미인가? 5%  작음에 따라 항공기 복합재 구조 안전성에 영향성이 없음을 알 수 있다. 회귀분석 값이 시험값보다 작다는 것은 보수적인 복합재 구조설계가 된다는 의미이며 회귀분석 값이 시험값보다 크더라도 오차 범위가 B-basis 값으로 수용되기 때문에 전체적인 복합재 구조 설계에는 영향이 없을 것으로 판단된다.
항공기 복합재 구조의 변형률을 평가할 때 사용되는 이론은 무엇인가? 최근 선진항공사에서는 항공기 복합재 구조의 변형률을 평가할 때 적층판 파손이론을 사용한다. 적층판 파손이론은 복합재 구조평가에 적층판의 파손변형률을 사용한다.
최초층파손 이론의 문제점은 무엇인가? 복합재 구조는 금속재 구조와 달리 사용된 재료에 따라 강도 특성이 다르게 나타난다 가장 많이 사용해 왔던 파손이론은 한 층의 파손을 예측하여 적층판의 파손으로 간주하는 최초층파손(first ply failure)  이론이다. 이 이론은 단층의 기본 강도특성을 이용하여 비교적 정확한 파손을 예측할 수 있으나 적층판 내에 1개 층이 파손되더라도 하중을 더 지탱할 수 있으므로 적층판의 파손으로 간주하는 것은 매우 보수적인 결과를 가져온다. 따라서 적층판의 파손을 예측하는 여러 가지 접근법이 제시되고 있다.
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참고문헌 (4)

  1. MIL-HDBK-17, 2002, "Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials," Volume 3, Revision F. 

  2. Draper, N. R. and Smith H., 1981, "Applied Regression Analysis," 2nd Edition. 

  3. ASTM D 3039/D 3039M-08, 2008, "Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials". 

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

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