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사출 플라스틱 평판에서 리브 설계에 따른 동적 충격 거동 연구
성승민(S. M. Sung),정영현(Y. H. Jeong),류민영(M.-Y. Lyu) 한국생산제조학회 2025 한국생산제조학회 학술발표대회 논문집 Vol.2025 No.7
사출 성형품에서 리브 설계는 제품의 구조적 강도 향상과 함께 외부 충격과 하중에 대한 저항성을 높이기 위해 활용된다. 리브 구조는 하중 전달 경로로 작용하며 응력을 분산시키고 구조적 안정성 확보에 기여한다. 그러나 리브의 두께나 높이가 과도하게 증가할 경우, 무게가 증가하여 비강성이 저하된다. 본 연구에서는 리브 설계에 따른 평판 구조물의 동적 충격 거동을 실험 및 해석을 통해 분석하고, 최적 리브 설계 조건을 도출 하고자 하였다. 사용된 소재는 PC/ABS열로이이며, 지름이 108mm이고 두께가 2.5mm인 원형 평판을 기반으로 리브두께를 판두께의 20%, 30%, 50%로 적용하여 사출성형을 통해 제작하였다. 제작된 시편에 대해 낙하 충격 실험을 수행하였으며 리브 두께 0.75mm 조건에서 가장 높은 에너지 흡수 성능을 확인하였다. 리브 두께, 리브 높이, 평판 두께, 리브 패턴를 설계 변수 로 고려한 모델을 기반으로, 낙하 충격에 대한 구조 응답을 ANSYS Explicit Dynamics를 활용하여 수치적으로 해석하였다. 관통 직전에서의 Equivalaent Stress와 Deformation, Energy 결과를 비교 분석 하였다. 실험과 해석 결과를 기반으로 리브 형상에 따라 관통 저항성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 평판 구조물의 리브 설계 시, 동적 충격 저항성을 향상에 응용할 수 있을 것으로 판단된다.
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