원공을 가지는 복합재 적층판의 인장강도 예측 기법
A Method to Predict the Open-Hole Tensile Strength of Composite Laminate
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초록
전통적인 특성길이 방법을 이용하여 원공이 있는 복합재 적층판의 강도를 예측하기 위해서는 원공이 있는 적층뿐만 아니라 원공이 없는 적층판에 대한 시험 결과와 유한요소해석이 필요하였다. 본 논문에서는 응력집중계수와 재료상수를 이용하여 유한요소해석 없이 복합재 적층판 원공 주위의 응력분포 및 인장특성길이를 추정하고, 이를 바탕으로 원공이 있는 복합재 적층판의 인장강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 새로운 방법에서는 재료의 효과가 변수로 고려되므로 다양한 재료에 대한 적용이 가능하며 원공이 있는 복합재 적층판에 대한 시험도 생략할 수 있다. 적층판 주위의 응력분포는 유한요소해석과의 비교를 통해 검증하였고, 최종적으로는 USN125 탄소/에폭시 적층판을 제작하여 파손하중 예측 결과와 시험 결과를 비교하였다. 원공이 있는 다양한 형상의 복합재 적층판의 파손강도 예측 결과는 최대 8% 이내의 오차로 시험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.
Abstract
The characteristic length method used to determine a laminate’s strength generally requires the test for un-notched and notched laminates and finite element analysis together. In this paper, the methods used to predict the stress distribution and tensile characteristic length of open-hole laminates using the stress concentration factor and equivalent material properties are proposed. These methods do not require data on the failure load of open-hole laminates or finite element analysis. Once the stress and characteristic length have been determined, the failure load of the open-hole laminate can be calculated. The proposed method considers the effect of the material properties as a parameter and therefore can be applied to a variety of materials. The stress distribution is verified by comparing with a finite element analysis and test results. The predicted failure load shows a maximum deviation of 8% from the test results.
참고문헌 (15)
- 황운봉, "해외 기술동향-보잉 7E7 항공기의 복합재료 사용 계획", 한국복합재료학회지, 16(3), pp.90~93 (2003)
- 서상묵, "항공기 복합재료 개발 현황 및 동향", 한국복합재료학회지, 15(6), pp.50~58 (2002)
- J. M. Whitney, "Stress Fracture Criteria for Laminated Composites Containing Stress Concentration", Journal of Composite Materials, 10, pp.253~265 (1974)
- F. K. Chang, "Strength of Mechanically Fastened Composite Joints", Journal of Composite Materials, 16, pp.470~494 (1982)
- S. E. Yamada, "Analysis of Laminate Strength and Its Distribution", Journal of Composite Materials, 12, pp.275~284 (1978)
- F. K. Chang, "The Effect of Pin Load Distribution on the Strength of Pin Loaded Holes in Laminated Composites", Journal of Composite Materials, 20, pp.401~407 (1986)
- C. S. Hong, "Stress around Pin-Loaded in Finite Orthotropic Laminates", Trans. JSCM, 6, pp.50~55 (1980)
- J. H. Kweon, "A two-dimensional progressive failure analysis of pinned joints in unidirectional-fabric laminated composites", JOURNAL OF COMPOSITE MATERIALS, 41(17), pp.2083~2104, SAGE PUBLICATIONS LTD
- 권진회, "A new method to determine the characteristic lengths of composite joints without testing", COMPOSITE STRUCTURES, 66(1), pp.305~315 (2004), ELSEVIER SCI LTD
- 권진회, "일방향-평직 복합재 혼합 적층판의 체결부 강도 연구", 한국항공우주학회지, 31(1), pp.25~35 (2003), 한국항공우주학회
- "Lockheed Document, Composites Design Data for T300", 5208 Tape, 277℉ Wet Group 1 Data
- "Lockheed Document, Composites Design Data for T300", 5208 Tape, -65 Dry, 75 Dry, 265 Wet Group 3 Data
- A. Baker, "Composite Materials for Aircraft Structures 2nd Ed", AIAA
- H. A. Whitworth, "Application of the point stress criterion to the failure of composite pinned joints", Journal of Engineering Fracture Mechanics, 75, pp.1829~1839 (2008)
- MSC, "Nastran Users Guide"