초록 ▼

본 연구는 복합재 항공기 날개구조의 설계 및 제작을 위한 기초자료를 제공하고 개발기반기술을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 날개구조의 구성요소인 보강된 복합적층판넬과 원통판넬, 샌드위치판넬에 대해 비선형 유한요소프로그램을 개발하여 좌굴 및 좌굴후 거동해석, 파손해석을 수행하고, 좌굴후 극한하중과 파손특성을 규명하였으며, 보강재의 두께, 간격, 높이 등의 설계변수의 좌굴 및 좌굴후 거동에 대한 영향을 연구하였다. 복합적층구조물을 보강재와 표피를 일체성형으로 제작하여 좌굴실험을 수행하였고, 실험결과는 해석과 잘 일치하였다. 또한

본 연구는 복합재 항공기 날개구조의 설계 및 제작을 위한 기초자료를 제공하고 개발기반기술을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 날개구조의 구성요소인 보강된 복합적층판넬과 원통판넬, 샌드위치판넬에 대해 비선형 유한요소프로그램을 개발하여 좌굴 및 좌굴후 거동해석, 파손해석을 수행하고, 좌굴후 극한하중과 파손특성을 규명하였으며, 보강재의 두께, 간격, 높이 등의 설계변수의 좌굴 및 좌굴후 거동에 대한 영향을 연구하였다. 복합적층구조물을 보강재와 표피를 일체성형으로 제작하여 좌굴실험을 수행하였고, 실험결과는 해석과 잘 일치하였다. 또한 광섬유를 넣은 복합적층평판의 피로시험을 수행하였고, 항공기날개의 기본요소로서 복합적층평판의 동적인 특성규명을 위해 진동특성 및 공력탄성학적 해석을 위한 유한요소프로그램을 개발하여 여러 설계변수의 영향을 연구하였고, 유연구조물에 대한 동적모델링기법을 개발하여 타당성을 확인하고 안정성에 대한 영향을 연구했다. 항공기 날개의안정성 확보를 위해 날개 주위의 천음속 및 초음속 유동해석을 위한 오일러 솔버를 개발하여 이차원 익형 주위의 유동장을 해석했다.

목차 Contents

• 제 1 장 복합재 항공기 날개구조의 설계 및 제작기술...29
• 제 1 절 연구배경...29
• 제 2 절 연구내용...31
• 제 3 절 항공기용 복합재료 적용현황...32
• 제 2 장 날개구성요소의 일체성형 및 구조해석...36
• 제 1 절 서론...36
• 1. 연구배경...36
• 2. 문헌조사...38
• 3. 연구 목적 및 범위...45
• 제 2 절 비선형 유한요소 프로그램...46
• 1. 응력 및 변형률 텐서...46
• 2. 가상일의 정리...50
• 3. 응축 쉘 요소...51
• 4. 복합재료의 구성방정식...54
• 5. 유한요소 방정식...57
• 6. 수치적분...60
• 7. 수렴 판정...61
• 8. 반복계산 및 하중증분 방법...62
• 9. 파손해석...66
• 제 3 절 실험...67
• 1. 시편제작...67
• 2. 실험장비 및 방법...70
• 제 4 절 실험 및 계산결과의 고찰...71
• 1. 유한요소해석의 타당성 검증...71
• 2. 보강재를 갖는 복합적층 판넬...74
• 3. 보강재를 갖는 복합적층 원통판넬...81
• 제 5 절 보강된 샌드위치 판넬의 유한요소해석...87
• 1. 개요...87
• 2. 모델링...88
• 3. 좌굴거동...88
• 제 6 절 결론...90
• 제 3 장 광섬유센서를 삽입한 복합적층판의 피로특성의 평가...194
• 제 1 절 연구배경...194
• 제 2 절 서론...196
• 제 3 절 실험...198
• 1. 시편의 제작 및 준비...198
• 2. 실험장치 및 방법...199
• 제 4 절 결과 및 검토...200
• 1. 피로수명...200
• 2. 기지균열밀도...200
• 3. 광섬유의 파단과 손상과의 관계...201
• 제 5 절 결론...201
• 제 4 장 복합적층날개의 진동 및 공력탄성학적 특성...211
• 제 1 절 서론...211
• 제 2 절 선형 진동 및 플러터 해석을 위한 이론전개...213
• 1. 평판의 모델링...213
• 2. 공탄성 해석을 위한 아음속 비정상 공기력 유도...221
• 3. 플러터 해석을 위한 V-g 방법의 적용...228
• 제 3 절 계산결과 및 검토...230
• 1. 프로그램의 검증...230
• 2. 복합재료 날개 모델의 설정...233
• 3. 복합재료 날개의 자유진동 특성...235
• 4. 복합재료 날개의 다이버전스-플러터 특성...236
• 제 4 절 결론...239
• 제 5 장 Euler Solver에 의한 유동해석...255
• 제 1 절 연구목적...255
• 제 2 절 연구방법 및 연구범위...255
• 제 3 절 지배방정식...256
• 제 4 절 수치해석기법...257
• 1. 정렬격자에서의 공간 이산화 과정...258
• 2. 인위적 감쇠항...259
• 3. 시간 적분방법...260
• 4. 계산 격자 및 경계조건...262
• 5. Multiblock 격자에서의 Singular Point 및 접촉경계의 처리...262
• 제 5 절 계산결과 및 검토...263
• 제 6 절 결론...265
• 제 6 장 유연성을 고려한 동적 모델링...274
• 제 1 절 연구배경...274
• 제 2 절 연구목적 및 범위...275
• 제 3 절 연구방법...276
• 제 4 절 연구결과...278
• 1. 개요...278
• 2. 회전운동을 고려한 유연성 모델링 기법...279
• 3. 개선된 유연성 모델링 기법...287
• 4. 모델링 기법의 적용 및 실험...294
• 제 5 절 결론...297
• 참고문헌...306
• 부록...322