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적층 각도를 가진 CFRP 접착 구조물의 파손 및 정적 파괴 특성에 관한 융합 연구
Convergence Study on Damage and Static Fracture Characteristic of the Bonded CFRP structure with Laminate angle 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.10 no.1, 2019년, pp.155 - 161  

이정호 (공주대학교 대학원 기계공학과) ,  김은도 (더원과학) ,  조재웅 (공주대학교 기계자동차학부)

초록
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복합소재는 기존의 일반적인 소재보다 내구성과 기계적 성질들이 뛰어난 경량 소재이다. 본 연구에서는 경량 복합소재에 주목하여, 접착제를 이용하여 접착한 CFRP 접착구조물의 정적 파괴 특성을 조사하고자 했고 적층 각도를 변수로 한 CFRP 이중외팔보 시험편을 설계하여 정적 파괴 해석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 설계된 CFRP 이중외팔보 시험편들의 적층각도들은 각각 $30^{\circ}$$45^{\circ}$, $60^{\circ}$이며, 연구 결과로서는 적층 각도 $45^{\circ}$인 시험편이 가장 $30^{\circ}$, $60^{\circ}$의 적층 각도를 가진 시험편들보다 더 좋은 내구성을 보였으며, $30^{\circ}$의 적층 각도를 가진 시험편이 모든 시험편 중에서 내구성이 가장 취약한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 본 연구 결과를 통하여 적층 각도 별 CFRP 접착구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 접착 계면의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As composite is the light weight material whose durability and mechanical property are more superior than the existing general material. By taking notice of the composite with light weight, this study was about to investigate the static fracture characteristic of the bonded CFRP structure jointed wi...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 경량 복합소재에 주목하여, 접착제로 접착된 CFRP 접착구조물의 정적 파괴 특성을 조사하고자 했고 적층 각도를 변수로 한 CFRP 이중외팔보 시험편을 설계하여 정적 파괴 해석과 이를 비교 및 검증하기 위한 정적 실험을 수행하였다. 이에 대한 결론은 다음과 같다.
  • [1-7] 그러나, 이러한 접착제를 이용한 체결방식의 경우 현재까지도 확보된 파괴 데이터가 굉장히 미비한 실정이며, 기계 및 기계구조물들에 적용되었을 때 어떠한 하중 조건에, 어떠한 파괴 경향을 보이게 되는지 정확히 파악하기 힘든 점이 있다. 본 연구에서는 경량 복합소재인 CFRP와 이러한 접착제를 이용한 체결 방식에 주목하여 CFRP 상호 간에 접착제를 이용하여 접착한 적층 각도를 변수로 하는 CFRP 접착구조물의 접착에 대한 정적 파괴 특성을 확인해보고자 하였으며, 따라서 접착제로 접착한 적층 각도 별 CFRP 이중외팔보를 설계 및 제작하여 시뮬레이션 해석을 수행하였고, 검증을 위한 실험을 수행하였다. 이를 통하여 복합재료 접착구조물의 구조적 안전성을 규명하고, 안전 설계에 기여하는 기초적인 데이터로서 활용될 수 있을 CFRP 접착구조물의 접착계면에서의 정적 파손데이터를 확보하고자 하였으며, 또한, 이러한 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 기계구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타내고자 하였다[8-10].
  • 본 연구에서는 적층 각도를 변수로 한 CFRP 이중외팔보 시험편들의 접착에 대한 정적 파괴 특성을 확인해 보고자 하였다. 이를 위하여 다음에 도시된 Fig.
  • 본 연구에서는 해석 결과를 검증하기 위하여 각 적층 각도 별 이중외팔보 시험편들을 제작하고, MTS사의 만능시험기를 사용하여 정적 실험을 수행하였다. 실험 조건 및 만능시험기에 장착된 시험편의 모습은 Fig.
  • 본 연구에서는 경량 복합소재인 CFRP와 이러한 접착제를 이용한 체결 방식에 주목하여 CFRP 상호 간에 접착제를 이용하여 접착한 적층 각도를 변수로 하는 CFRP 접착구조물의 접착에 대한 정적 파괴 특성을 확인해보고자 하였으며, 따라서 접착제로 접착한 적층 각도 별 CFRP 이중외팔보를 설계 및 제작하여 시뮬레이션 해석을 수행하였고, 검증을 위한 실험을 수행하였다. 이를 통하여 복합재료 접착구조물의 구조적 안전성을 규명하고, 안전 설계에 기여하는 기초적인 데이터로서 활용될 수 있을 CFRP 접착구조물의 접착계면에서의 정적 파손데이터를 확보하고자 하였으며, 또한, 이러한 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 기계구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타내고자 하였다[8-10].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소재의 특징은 무엇인가? 소재는 현대 사회의 건물, 차량, 선박, 항공기 등의 모든 기계 및 구조물들의 기본적인 근간이 되는 것으로서이러한 소재들에 대한 연구 및 개발은 계속해서 진행 중이다. 새로운 신소재들의 등장과 함께 각각의 소재들을체결하기 위한 기술들에 대한 연구도 역시 함께 진행되고 있는데 최근 해당 기술 분야에서 가장 중요한 요소는경량성이라 할 수 있다.
경량성을 높이기한 소재의 특성은? 즉, 예전에는 내구성과 강성 등강도를 높이는데 큰 중점을 두었다면 최근에는 강도 뿐만 아니라 차량의 연비 증대 등의 여러 사안들을 해결하기 위하여 경량성 역시도 굉장히 중요한 요소들 중 하나가 된 것이다. 이를 위한 소재가 기존의 일반적인 소재보다 내구성과 기계적 성질들이 뛰어난 경량 복합소재이며,또한 이를 위한 체결 기술로는 접착제를 이용한 체결 방식이 있다.[1-7] 그러나, 이러한 접착제를 이용한 체결방식의 경우 현재까지도 확보된 파괴 데이터가 굉장히 미비한 실정이며, 기계 및 기계구조물들에 적용되었을 때어떠한 하중 조건에, 어떠한 파괴 경향을 보이게 되는지정확히 파악하기 힘든 점이 있다.
접착제를 이용한 체결방식를 이용한 방식의 단점은 무엇인가? 이를 위한 소재가 기존의 일반적인 소재보다 내구성과 기계적 성질들이 뛰어난 경량 복합소재이며,또한 이를 위한 체결 기술로는 접착제를 이용한 체결 방식이 있다.[1-7] 그러나, 이러한 접착제를 이용한 체결방식의 경우 현재까지도 확보된 파괴 데이터가 굉장히 미비한 실정이며, 기계 및 기계구조물들에 적용되었을 때어떠한 하중 조건에, 어떠한 파괴 경향을 보이게 되는지정확히 파악하기 힘든 점이 있다. 본 연구에서는 경량 복합소재인 CFRP와 이러한 접착제를 이용한 체결 방식에주목하여 CFRP 상호 간에 접착제를 이용하여 접착한 적층 각도를 변수로 하는 CFRP 접착구조물의 접착에 대한정적 파괴 특성을 확인해보고자 하였으며, 따라서 접착제로 접착한 적층 각도 별 CFRP 이중외팔보를 설계 및제작하여 시뮬레이션 해석을 수행하였고, 검증을 위한실험을 수행하였다.
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