초록 ▼

본 연구에서는, 단섬유 복합계(short fiber suspensions)의 가공공정 상 자주 접하게 되는 여러가지 복잡한 유동 상황에서 섬유상의 배향분포를 계산하기 위한 알고리듬과 이 결과를 이용하여 제품의 기계적 성질을 예측하기 위한 알고리듬의 개발 연구를 수행하였다. 특히, orientation tensor의 개념을 도입함으로써 복잡한 유동에서의 삼차원 섬유배향 계산을 위한 알고리듬을 개발하였고, 실제 유동 상황에서 유동 및 섬유배향 상태를 관찰하기 위한 가시화 실험을 병행하여 실시하였다. 본 연구에서 개발된 알고리듬은

본 연구에서는, 단섬유 복합계(short fiber suspensions)의 가공공정 상 자주 접하게 되는 여러가지 복잡한 유동 상황에서 섬유상의 배향분포를 계산하기 위한 알고리듬과 이 결과를 이용하여 제품의 기계적 성질을 예측하기 위한 알고리듬의 개발 연구를 수행하였다. 특히, orientation tensor의 개념을 도입함으로써 복잡한 유동에서의 삼차원 섬유배향 계산을 위한 알고리듬을 개발하였고, 실제 유동 상황에서 유동 및 섬유배향 상태를 관찰하기 위한 가시화 실험을 병행하여 실시하였다. 본 연구에서 개발된 알고리듬은 실제로 압출팽창 유동 및 구 주위의 유동문제에 적용되어 실험결과들과 비교되는 좋은 성능을 보여주었다. 나아가서, 본 연구에서 개발된 알고리듬은 섬유배향과 기계적 성질의 예측에 활용될 뿐만 아니라, 가공설비(다이, 몰드 등) 및 가공조건의 최적설계에 필수적인 공정 설계 자료를 제시할 목적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼

In this study, a numerical algorithm to predict the orientation distribution of fibers in the complex flows of short fiber suspensions was developed and used to calculate the mechanical properties of composites products. Especially, the concept of orientation tensor proposed by Advani and Tucker w

In this study, a numerical algorithm to predict the orientation distribution of fibers in the complex flows of short fiber suspensions was developed and used to calculate the mechanical properties of composites products. Especially, the concept of orientation tensor proposed by Advani and Tucker was used to compute the orientation distrivution of fivers. And the visualization experiments was also performed to supplement the numerical predictions. The algorithm developed in this work was used to study the two- and three- dimensional extrudate swell flow and the flow around a sphere and obtained good results compared to the corresponding experimental results. The algorithm is expected to provide and essential data for the optimum design of the processing equipments and the determination of the optimum operating conditions.

목차 Contents

• 1. 서 론...12
• 1-1. 연구의 배경...12
• 1-2. 연구의 내용 및 방법...13
• 1-3. 연구의 목적...15
• 2. 단섬유 현탁액의 유동에 관한 이론적 배경...16
• 3. 단섬유 현탁액의 압출팽창 현상에 대한 연구...19
• 3-1. 이차원 압출팽창에 대한 수치모사 연구...19
• 3-2. 삼차원 압출팽창에 대한 수치모사 연구...42
• 3-3. 단섬유 현탁액의 압출팽창 현상에 대한 실험적 연구...49
• 4. 구 주위로 흐르는 단섬유 현탁액의 유동에 대한 연구...69
• 5. 사출성형된 단섬유 복합계의 기계적 물성에 대한 수치예측 연구...102
• 6. 참고문헌...119
• 7. 논문발표 실적 및 계획...122
• 8. 학위배출 실적...123
• 9. 연구비 항목별 집행내역...124
• 부록 A '유변학' 지 발표논문...126
• 부록 B 'ASME '92 WAM' 발표논문...138