일방향-평직 복합재 혼합 적층판의 체결부 강도 연구

Abstract

일방향-평직 복합재 혼합 적층판의 체결부 파손하중 및 파손모우드를 결정하기 위한 실험과 유한요소해석을 수행하였다. 체결부 실험은 끝단거리 대 원공직경의 비 및 시편 폭과 원공직경의 비가 다른 총 9가지의 모델에 대하여 핀하중을 가하여 수행하였다. 체결부 파손해석을 위한 방법의 검토를 위해, MSC/NASTRAN을 사용하여 핀과 모재의 접촉 및 마찰을 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 파손여부는 특성곡선 상에서 Tsai-Wu 방법과 Yamada-Sun 방법을 사용하여 평가하였다. 적층판의 체결부 파손하중 및 파손모우드는 원공 중심에서 끝단까지의 거리가 작거나, 시편의 폭이 작을 경우 파손하중에 큰 영향을 미치지만, 일정값 이상이 되면 파손하중과 파손모우드의 변화는 거의 없는 것으로 밝혀졌다. 특성길이 방법에 의한 유한요소해석은 대체로 파손하중과 파손모우드를 비교적 잘 예측하는 것을 볼 수 있었다.

The failure load and mode of the unidirectional and fabric hybrid composite laminate joints are studied by test and finite element analysis. Test is conducted for the specimens with nine various geometries under pin loading. Finite element analysis is performed considering the contact and friction effects between the pin and laminate by MSC/NASTRAN. Failure is estimated by Tsai-Wu and Yamada-Sun criteria on the characteristic curve. While the failure of the specimens with the small width and edge length are much affected by the joint geometry, the geometry effects are negligible in the specimens with large width and edge length. Finite element analysis based on the characteristic length method reasonably predicts the failure load and mode of the joints.