![Table 3. Elastic properties of the M55J fiber [11]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_t0003.png "Table 3. Elastic properties of the M55J fiber [11]")
![Fig. 4. Displacement(magnitude) of single lay-up models. Unit:[m]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0004.png "Fig. 4. Displacement(magnitude) of single lay-up models. Unit:[m]")
![Fig. 6. Photograph [6] and Y-axis displacement contour of (a) lay-up [45/-45] and (b) [0/45/-45] models](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0006.png "Fig. 6. Photograph [6] and Y-axis displacement contour of (a) lay-up [45/-45] and (b) [0/45/-45] models")
![Fig. 8. The stress distribution at point-1 of lay-up [0/45/-45]models](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0008.png "Fig. 8. The stress distribution at point-1 of lay-up [0/45/-45]models")
![Fig. 10. Schematic of (a) degree of cure (b) The CS and CTE of longitudinal direction (c) The CS and CTE of transverse direction. CTE unit:[mm/(mm∙K)]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0010.png "Fig. 10. Schematic of (a) degree of cure (b) The CS and CTE of longitudinal direction (c) The CS and CTE of transverse direction. CTE unit:[mm/(mm∙K)]")
![Fig. 11. Schematic of (a) degree of cure (b) The thermal strain of longitudinal direction (c) The thermal strain of transverse direction. CTE unit:[mm/(mm∙K)]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0011.png "Fig. 11. Schematic of (a) degree of cure (b) The thermal strain of longitudinal direction (c) The thermal strain of transverse direction. CTE unit:[mm/(mm∙K)]")
![Fig. 12. The comparison of compro and Ref. [4] for the thermal strain of transverse direction [4]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/kscm/BHJRB9/2018/v31n6/BHJRB9_2018_v31n6_404_f0012.png "Fig. 12. The comparison of compro and Ref. [4] for the thermal strain of transverse direction [4]")
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[국내논문]
탄소섬유강화 복합재료 성형시 화학수축에 의한 변형연구
Thermal Deformation of Carbon Fiber Reinforced Composite by Cure Shrinkage
원문보기
Composites research = 복합재료, v.31 no.6, 2018년, pp.404 - 411
최은성 (Aircraft Structural Design Lab, Department of Aerospace Engineering, Pusan National University) , 김위대 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University)
초록
복합재료는 주어진 경화 사이클(cure cycle)로 오토클레이브 공정이 진행됨에 따라 수지의 화학수축, 열팽창계수 등에 의한 제품 내 잔류응력(residual stress)이 발생한다. 이로 인해 spring-in, warpage와 같은 열 변형이 발생하고 최종 제품의 수치 정확성이 감소한다. 구조물의 정밀한 제작이 요구되는 항공우주분야에서는 열변형으로 인한 문제를 해결하는 것이 중요하다. 따라서 복합재료의 경화과정을 예측하고 이해하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 공정과정에 따른 복합재료의 경화메커니즘을 유한요소해석을 통해 예측하였고, 공정에 의해 발생하는 열변형에 대한 화학수축의 영향을 열팽창계수와 비교하여 분석하였다.
Abstract
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As the autoclave process progresses in a given cure cycle, residual stress in the composite product is induced by cure shrinkage of the resin. As a result, It generates the thermal deformation such as spring-in and warpage, and the inaccuracy of the final product increases. It is important to predic...
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AI 본문요약
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문제 정의
- 본 연구에서는 인공위성 구조체에 사용되는 탄소섬유강화 복합재료인 M55J/M18에 대한 오토클레이브 공정에 따른 경화 과정을 예측하고, 공정 후의 열변형에 대한 화학수축의 영향을 연구하였다. 유한요소해석 상용 프로그램인 ABAQUS의 서브루틴(user subroutine)을 사용하여 CHILE 모델(Cure Hardening Instantaneously Linear Elastic model)을 기반으로 해석을 진행하였다.
- 본 논문에서는 CHILE 모델을 기초로 복합재료 공정에서 열변형에 미치는 화학수축을 분석하고, 경화과정에 따른 메커니즘을 분석하였다.
가설 설정
- 이러한 수지의 경화과정을 0~1로 수치화하여 경화도로 나타내었다. 완전 액체 상태를 0, 완전 경화된 상태를 1의 경화도로 가정한다[4]. 본 연구에서는 아래의 식 (1)과 (2)를 사용하여 경화도를 도출하였다.
- 경화과정에서 섬유의 물성변화는 미미하기에 항상 일정하다고 가정한다. 따라서 Lim[11]이 제시한 M55J의 물성을 적용하였고, Table 3에 제시되어 있다.
질의응답
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 고품질의 복합재료 구조물을 제작하기 위한 방법은? | 우수한 비강성을 가진 탄소섬유강화 복합재료(Carbon Fiber Reinforced Composite material)는 항공기, 드론, 인공위성과 같은 항공 우주 산업외에도 여러 분야에서 활용되고 있다. 이러한 복합재료 구조물을 제작하기 위한 다양한 공정방법이 있고, 고품질의 구조물을 제작하기 위해 오토클레이브 공정(autoclave vacuum bag degassing)이 사용된다. 주어진 경화사이클(cure cycle)에 따라 공정이 진행되면서 복합재료 제품은 열변형이 발생하고, 공정 비용과 시간의 효율성이 감소한다. | |
| 우수한 비강성을 가진 탄소섬유강화 복합재료는 어느 분야에 활용되고 있나? | 우수한 비강성을 가진 탄소섬유강화 복합재료(Carbon Fiber Reinforced Composite material)는 항공기, 드론, 인공위성과 같은 항공 우주 산업외에도 여러 분야에서 활용되고 있다. 이러한 복합재료 구조물을 제작하기 위한 다양한 공정방법이 있고, 고품질의 구조물을 제작하기 위해 오토클레이브 공정(autoclave vacuum bag degassing)이 사용된다. | |
| 공정에 의해 발생하는 열변형에 대한 화학수축의 영향을 분석한 결과는? | 복합재료 성형시에는 열팽창계수보다는 화학수축이 스프링-인이나 와피지 변형에 지배적인 영향을 미친다. 또한 경화과정에서의 변화가 미미한 섬유보다 수지의 영향을 많이 받는 2방향(transverse direction)이 1방향(longitudinal direction)보다 경화사이클에 따른 열변형률의 변화와 최종 열변형률이 크다. |
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