테이프 래핑 및 로젯 레이업으로 적층된 복합재 실린더 구조물 해석 = Analysis of Tape Wrapping and Rosette Lay-up Composite Cylinders

국문 초록 (Abstract)

복합재료로 구성된 구조물은 항공우주분야에서 많이 사용되고 있고 있다. 축대칭 구조물인 로켓 및 추진체 연소관 또는 노즐에 경량화를 위하여 많이 사용한다. 축대칭 구조물을 제작하는 방법으로는 맨드릴 표면에 일정한 경사각도로 적층하는 필라멘트 와인딩, 테이프 래핑 방법이 있으며 재단된 복합재료를 몰드 표면에 일정한 각도로 적층하는 로젯 레이업 기법 등이 있다.
본 연구에서는 테이프 래핑과 로젯 레이업 기법에 대한 차이점을 알아보기 위하여 축대칭 유한요소프로그램을 작성하여 응력해석 및 파손해석을 수행하였다. 비교 모델은 대표적인 축대칭 구조물인 실린더 형상에 대하여 수행하였다. 그리고 적층 방법에 대하여 응력, 변형률, 변위를 살펴보았다. 또한, 테이프 래핑과 로젯 레이업 각도를 변화시켜 가면서 실린더의 유효 강성 및 유효 열팽창계수를 구해보았으며 Tsai-Wu 이론을 사용하여 파손지수를 살펴보았다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서 론 1
• 제 2장 복합재료의 적층 모델 4
• 2.1 테이프 래핑 모델 (Tape-Wrapping Model) 4
• 2.2 로젯 레이업 모델 (Rosette Lay-up Model) 6
• 제 3장 축대칭 구조물의 유한요소 해석 8
• 3.1 좌표계 및 기본 가정 8
• 3.2 강성행렬 변환 10
• 3.3 유한 요소 수식화 16
• 3.4 가우스 적분법 (Gauss Integration Method) 19
• 제 4장 축대칭 복합재료 실린더 해석 21
• 4.1 유효강성 및 유효열팽창 계산 21
• 4.2 파손해석 24
• 4.3 복합재료 실린더 해석 결과 26
• 제 5장 결론 및 고찰 50
• 참고 문헌 52
• SUMMARY 55