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점진적 파손해석을 이용한 탄소섬유강화 복합재료 볼트 조인트의 파손거동 예측
윤동현 ( Donghyun Yoon ),김상덕 ( Sangdeok Kim ),김재훈 ( Jaehoon Kim ),도영대 ( Youngdae Doh ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.2
복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다. Composite structures have components and joints. Theses connections or joints can be potentially weak points in the structure. The failure mode of the composite bolted joint is designed as a bearing failure mode for structural safety. The load-displacement relation exhibits bearing failure mode shows a nonlinear behavior after the initial failure and progressive failure behavior. In order to accurately predict the failure behavior of composite bolted joints, this study modified the shear damage variable calculation process in the existing progressive failure analysis model. The results of the bearing stress-bearing strain of the composite bolted joint were predicted using the modified progressive failure analysis model, and the modified model was verified through comparison with the previous progressive analysis model.
Crack Band Model을 이용한 탄소섬유강화 복합재료 적층판의 점진적 파손거동에 관한 연구
윤동현(Donghyun Yoon),김상덕(Sangedeok Kim),김재훈(Jaehoon Kim) 대한기계학회 2019 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2019 No.5
In this paper, a progressive failure analysis was developed using the Hashin failure criterion and crack band model. Using the failure criterion, the failure initiation was evaluated. If the failure initiation is occurred, the damage variables at each failure modes (fiber tension & compression, matrix tension & compression, matrix tension & compression) was calculated according to linear softening degradation behavior and the variables are used to derive the damaged stiffness matrix. The damaged stiffness matrix is reflected to degraded material and the progressive failure analysis is continued until the damage variables to be 1 that compete failure of material. A series of processes were performed using FE commercial code ABAQUS with user defined material subroutine (UMAT). To evaluate the proposed progressive failure model, the experimental results of open hole composite laminate tests was compared with numerical result. Using digital image correlation system, the strain behavior also was compared. The proposed numerical results were coincided well with the experimental results.