초록 ▼

본 과제는 항공용 복합재 강도 정밀해석 기술 및 프로그램 개발 위탁과제 3년간의 연구이다. 선행연 구 결과를 바탕으로 미시역학 기반의 파손해석을 수행하여 복합재료의 강도를 예측하였다.

연구개발내용
1) 기초자료수집
보다 정확한 복합재료의 파손 해석을 위해서 미시역학 기반의 파손 기준식을 조사하였다. 실제 구조 해석에서 구할 수 있는 거시 영역의 응력 해석 결과를 미시적인 영역에서의 응력으로 변환하기 위해 서 미시-거시 거동을 연동하여 나타낼 수 있는 RVE 모델을 조사 및 선정하였다. 또한 laminate의

본 과제는 항공용 복합재 강도 정밀해석 기술 및 프로그램 개발 위탁과제 3년간의 연구이다. 선행연 구 결과를 바탕으로 미시역학 기반의 파손해석을 수행하여 복합재료의 강도를 예측하였다.

연구개발내용
1) 기초자료수집
보다 정확한 복합재료의 파손 해석을 위해서 미시역학 기반의 파손 기준식을 조사하였다. 실제 구조 해석에서 구할 수 있는 거시 영역의 응력 해석 결과를 미시적인 영역에서의 응력으로 변환하기 위해 서 미시-거시 거동을 연동하여 나타낼 수 있는 RVE 모델을 조사 및 선정하였다. 또한 laminate의 강 도 예측의 정확도를 향상시키기 위해서 PFA(progressive failure analysis)의 방법을 조사하였다.
2) 미시역학을 이용한 파손 해석
MMF의 섬유, 기지 그리고 경계면의 파손 기준식으로 사용하여 복합재료의 파손 해석을 수행하였다. 파손 기준식에 필요한 미시응력 성분은 응력증폭계수를 통해서 거시응력으로부터 계산하였다. 응력증 폭계수는 RVE 모델 중 단위셀 모델을 사용하여 구하였다. 단순 평판의 강도를 사용하여 파손 해석을 수행한 결과, 거시 영역의 거동을 미시적인 수준에서 정확하게 반영하고 있음을 확인하였다.
3) 미시-거시 연동 메커니즘
거시 수준에서의 거동과 미시 수준에서의 거동을 연결하기 위해 RVE 모델을 사용하였다. 현 단계에 서는 RVE 모델 중 단위셀 모델을 해석에 사용하였다. 단위셀 모델이 미시적인 수준에서 연속성을 갖 게 하기 위해서 주기적경계조건을 적용하였다. RVE 모델을 자동으로 생성하고 응력증폭계수를 계산 하기 위한 프로그램 모듈을 개발하였다.
3) 강성저하모델 개발
본 연구 7차년도에서는 미시역학에 기반한 MMF 모델에 대하여 강성 저하 모델과 재료 비선형에 의 한 강성 저하 모델을 개발하였다. MMF 강성 저하 모델의 경우 아상화 하는 과정을 통하여 거시적 거동을 미시적 거동으로 직접 반영 할 수 있는 모델을 구현하였다. 재료비선형에 의한 강성 저하 모 델의 경우 컴플라이언스 행렬을 탄성영역과 소성영역으로 분한하여 고려하였고, OJM 강성 저하모델 을 도입하였다
4) PFA 프로그램 개 발
본 연구에서는 비선형 물성감소를 위한 힘평형 찾기 위한 반복법을 도입하여 물질/기하 비선형을 고 려한 반복해석을 수행하였다. 이때 수렴한 경우 파손 기준식을 통한 파손 해석 및 강성 감소 지수를 반영하였고, 추가 파손이 일어난 경우 동일 스텝에서 해석을 반복하여 힘 평형을 재 계산하는 방법을 고려하하여 그 결과를 제시하였다.
5) 확률 통계 해석
본 연구에서는 복합재 강도해석의 확률적인 해석 수행을 위한 전단계로 상용해석 프로그램에 대한 조 사와 확률 변수 샘플링 기법에 대한 조사를 수행하였고, 일부 실험 결과를 바탕으로한 확률 해석을 수행하였다.

Abstract ▼

IV. The Results of Present Research
In the present research, the fiber and the matrix of failure criteria was defined by literature survey. Based on the previous researchers’ suggestions, the concept of stress amplification factor was adopted. And the macro-mechanic stress was converted to the mi

IV. The Results of Present Research
In the present research, the fiber and the matrix of failure criteria was defined by literature survey. Based on the previous researchers’ suggestions, the concept of stress amplification factor was adopted. And the macro-mechanic stress was converted to the micro-mechanic stress. In the present research, the amplification factor calculation prodecure was developed to obtain the micro-stress value and its result will be summarized in the present report. The progressive failure analysis results which are based on COD model will be presented in the present report. Finally, certain statistical sampling results on the composite material factors and probabilistic analysis results will be described in the present report.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 줄 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1 절 연구개발 필요성 ... 10
• 2 절 연구개발 최종목표 ... 10
• 1. 최종성과목표 및 성과지표(성과점검기준표) ... 10
• 2. 연구목표 및 내용(총괄) ... 12
• 3 절 연구개발 목표 ... 12
• 1. MMF 기반의 파단 방정식 조사 및 최적 방법 선정 ... 12
• 2. Micro-Macro 단계의 연동에 이용되는 방법 조사분석 ... 13
• 3. 점진적 파손해석 (PFA) 기법 조사 ... 13
• 4. 설계 프로그램의 GUI 기반 환경 구축 ... 14
• 5. 확률론적 해석 기법 조사분석 및 적용방안 도출 ... 14
• 6. 복합재 DB 내의 실험결과와의 비교분석 및 최적화방안 도출 ... 15
• 7. 파손 발생 없는 Micro-Macro 연계 강성 저하 모델 분석 ... 15
• 8. PFA 해석 이론 정식화 및 프로그램 적용 기슬 개발 ... 15
• 9. 확률 통계적 해석 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 1 절 국외의 기술개발 현황 ... 17
• 2 절 국내의 기술개발 현황 ... 17
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 1 절 연구개발결과 요약 ... 18
• 2 절 연구개발 주요내용(1 차년도) ... 18
• 1. 기초자료조사 분석 ... 18
• 2. 해석 모듈의 개발 ... 34
• 3. 강성저하 모델 분석 및 개발 ... 45
• 4. PFA 프로그램 개발 ... 54
• 5. 확률 통계 해석 ... 62
• 6. PFA 전처리 인터페이스의 개발 ... 83
• 7. 확률이론 적용을 위한 물성치 샘플링 ... 100
• 8. 확률/통계 해석 모듈 개발 ... 107
• 9. 복합 적층판에 대한 해석 ... 112
• 3 절 연구개발 추진전략 및 방법 ... 133
• 4 절 연구 추진 체계 ... 134
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 135
• 1 절 연구개발 목표의 달성도(성과점검기준표 대비표) ... 135
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 136
• 1 절 활용방안 ... 136
• 2 절 기대효과 ... 136
• 1. 기술적 측면 ... 136
• 2. 경제 • 산업적 측면 ... 136
• 3 절 관련 우속연구개발의 전망 ... 137
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 138
• 1 절 소프트웨어 기술 정보 ... 138
• 제 7 장 참고문헌 ... 139
• 부록 ... 143
• 끝페이지 ... 158