굽힘 하중을 받는 복합재 기계적 체결부의 강도예측에 관한 연구
A Study on Strength Prediction of Mechanical Joint of Composite under Bending Load
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초록
본 논문에서는 특성길이 및 특성 곡선 방법을 굽힘 하중 상태의 복합재 기계적 체결부에 적용하여 강도를 예측하는 연구를 수행하였다. 선행 연구들이 특성길이 및 특성 곡선 방법을 인장과 압축 하중에만 적용한 것과 달리 본 연구에서는 굽힘 하중에 적용하고 그 가능성을 확인했다. 체결부 파손 해석을 위해 ABAQUS를 사용하여 핀과 모재의 접촉 및 마찰을 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 해석결과를 이용하여 얻은 특성 곡선상에서Tsai-Wu 이론을 적용하여 파손 및 파단 양상을 예측하였다. 또한 복합재 시편에 굽힘 하중을 가해 파손하중을 알아보는 실험을 통해 검증한 결과 해석으로 얻은 복합재 체결부의 파손하중이 실험 결과와 매우 잘 일치함을 확인하였다. 결론적으로 특성길이 및 특성 곡선 방법이 굽힘 하중 상태의 복합재 기계적 체결부의 강도를 비교적 잘예측할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
Abstract
This paper predicted the strength of mechanical joint of composites under bending load by means of thecharacteristic curve method. The method has been employed only for tensile and compression load conditions, but inthis study, this method was extended to the bending load condition. For the finite element analysis (FEA), the nonlinearanalysis was conducted considering the contact and friction effects between composite material and pin. Thefailure strength and mode on characteristic curve were evaluate with Tsai-Wu failure theory. To validate the results ofFEA, the experiments were conducted to find out the failure load by applying bending moment on the compositespecimens. The results showed reasonable agreements with theoretical results. These results lead to a conclusion thatthe characteristic curve method can be applied to predict the bending strength of mechanical joint of composites.
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