섬유강화 복합재료 등가탄성계수 예측과 복합재료 위성패널의 구조해석
Prediction of the Equivalent Elastic Properties of Fiber Reinforced Composite Materials and Structural Analysis of Composite Satellite Panel
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초록
본 연구에서는 다양한 균질화 기법을 통해 섬유강화 복합재료 단일 적층판의 등가탄성계수를 예측을 수행하였다. 섬유강화 복합재료의 등가 탄성계수를 예측하는 해석식 및 준실험식 등 많은 기법들이 제안되어 왔지만 사용대상에 따라 제약이 있거나, 복합재료를 구성하는 섬유나 기지의 종류에 따라 예측결과가 시험결과와 잘 일치하지 않는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서 전산 균질화 기법을 통해 실제 복합재료 형상과 유사한 대표체적요소를 선정하여 유한요소 모델링을 수행하고, 주기적 경계조건을 부여하여 등가 탄성계수를 예측하였다. 아울러 기존의 예측식 및 시험 결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며,인공위성 복합재료 패널 구조해석결과에 미치는 영향에 대해 검토하였다.
Abstract
In this paper, the equivalent elastic properties of fiber reinforced plastic laminar are investigated using various homogenization schemes. Although there are several methods for predicting the equivalent elastic properties such as analytical formula or semi-empirical formula, most of them have some limitations or are not much accurate when handling new composite material consisting of various fiber, matrix and fiber-volume fraction ratio. To resolve the issues, computational homogenization scheme is adopted with a representative volume element (RVE) comprised of a set of finite elements. Finally, the equivalent elastic properties are obtained by applying periodic boundary conditions. The obtained results are compared with those by the existing methods and test results. Also its effect on structural analysis results of the composite satellite panel is investigated
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