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시위 방향으로 비대칭 폐단면을 가지는 복합재료 얇은 벽 보의 와핑 함수 보정에 관한 연구
A Study on the Correction of the Warping Functions of Composite Thin-Walled Beams with a Chord wise Asymmetric Closed Cross-Section 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.12 no.4, 2018년, pp.9 - 17  

김근택 (한국항공우주연구원)

초록
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이번 연구에서는 폐단면의 시위 방향으로 비대칭 형상을 가지는 복합재료 얇은 벽 보의 와핑 구속효과를 고려한 이론적 해석을 위하여 와핑 함수의 보정에 대한 여러 경우의 수에 대해 비교 연구 결과를 수행하고 그 결과를 제시하였다. 이를 위해 와핑 평형 조건을 만족하도록 1) 단면의 극점의 위치를 이동하지 않고 와핑 함수만을 보정한 경우, 2) 단면의 기존 극점을 이용하고 윤곽선의 형상 함수만을 수정하여 와핑 함수를 보정한 경우, 그리고 3) 단면의 극점의 위치를 이동하여 와핑 함수를 보정한 경우 등에 대해 각 단면의 특성을 서로 비교하였다. 그 결과 이번 연구에서 고려한 세 가지의 방법 가운데 케이스 2)의 경우가 나머지 다른 두 케이스보다 좀 더 연산이 빠르고 간편하게 와핑 함수를 유도할 수 있음을 밝혔다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With an aim of considering the warping restraint effect, the results of the comparative study for several cases on the correction of the warping functions for the theoretical analysis of composite thin-walled beams with chord wise asymmetric closed cross-sections are presented in this study. To solv...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이번 연구에서는 Fig. 1에서 모델 G와 같이 시위 방향으로 비대칭 폐단면을 가지는 얇은 벽 보의 이론적인 해석을 수행하기 위하여 와핑 함수의 보정을 위한 여러 가지의 방법을 제시한다. 이를 위해 자유 와핑 조건을 만족하도록 1) 기존의 극점과 기하학적 단면의 관계식을 유지하면서 와핑 함수를 보정한 경우(Fig.

가설 설정

  • 이번 연구에서는 Fig. 3과 같이 단면의 시위 방향으로 비대칭 형상(Fig. 1의 모델 G, ellipse+ biconvex)을 가지는 복합재료 얇은 벽의 외팔보로 가정한다. 또한, 날개는 초기 받음각(α0)과 비틀림각(γ0)을 가지며,날개 길이(span) 방향으로 일정한 테이퍼비(σ)와 날개의 단면비(ξ)를 포함하여 모델링한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
와핑 구속 효과는 어디에서 나타나는가 와핑(warping) 구속 효과는 보의 길이 방향을 따라 비균일의 토크가 작용하거나, 가해진 토크에 의하여 발생하는 와핑이 고정단에서 구속이 일어날 경우에 비틀림으로 인해 발생하는 현상이다. 일반적으로 이러한 와핑 구속 효과는 얇은 벽 보(thin-walled beam)에서 두드러지게 나타난다. 또한, 얇은 벽 보에서 벽의 두께가 상대적으로 두꺼워질수록 2차 와핑 구속 효과에 의한 영향이 상대적으로 증가한다.
와핑 구속 효과는 무엇인가 와핑(warping) 구속 효과는 보의 길이 방향을 따라 비균일의 토크가 작용하거나, 가해진 토크에 의하여 발생하는 와핑이 고정단에서 구속이 일어날 경우에 비틀림으로 인해 발생하는 현상이다. 일반적으로 이러한 와핑 구속 효과는 얇은 벽 보(thin-walled beam)에서 두드러지게 나타난다.
얇은 벽 보가 끝 단면에서 크기가 같고 방향이 반대인 하중을 받고, 양단에서 아무런 구속 조건이 없을 때 보의 각 단면에서는 어떠한 응력이 발생하는가 얇은 벽 보가 끝 단면에서 크기가 같고 방향이 반대인 하중을 받고, 양단에서 아무런 구속 조건이 없을 때, 그 보는 자유 비틀림이 나타난다. 이 경우, 보의 각 단면에서는 단지 전단 응력만이 발생한다. 이러한 응력 분포의 법칙은 단면 형상에 따라 의존적이며, 모든 단면에서 같다.
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참고문헌 (5)

  1. L. Librescu and O. Song, Thin-Walled Composite Beams: Theory and Application, Solid Mechanics and its Applications, Volume 131, Springer, ISBN-101-4020-3457-1, 2006. 

  2. O. Song, Modeling and Response Analysis of Thin-Walled Beam Structures Constructed of Advanced Composite Materials, Ph.D. Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1990. 

  3. O, Song and K-T. Kim, "A Study on the Aileron Reversal Characteristics of CAS Composite Aircraft Wings," Journal of The Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, vol. 37, no. 12, pp. 1192-1200, Dec. 2009. 

  4. K-T Kim and O. Song, "A Study on the Aileron Reversal Characteristics of CUS Composite Aircraft Wings," Aerospace Engineering and Technology, vol. 8, no. 2, pp. 149-159, Nov. 2009. 

  5. K-T Kim and O. Song, "Structural Modelling of Tapered Composite Aircraft Wings with Initial Angle of Attack using Thin-Walled Beam," Journal of Aerospace System Engineering, vol. 3, no. 2, pp. 1-11, June 2009. 

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