Original Article
  • The Effect of Fiber Volume Fraction Non-uniformity through Thickness Direction on the Torsional Buckling Load of Cylindrical Composite Lattice Structure

  • Min-Hyeok Jeon*, Hyun-Jun Cho*, Yeon-Ju Kim*, Mi-Yeon Lee*, In-Gul Kim*†

  • * Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University 

  • 두께방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향

  • 전민혁* ·조현준*· 김연주* · 이미연*· 김인걸*†

  • This article is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

A cylindrical composite lattice structure is manufactured by filament winding. The distribution of non-uniform fiber volume fraction induced by the manufacturing process can be observed. The stiffness and buckling characteristics can be influenced by non-uniform fiber volume fraction. In this paper, the effect of non-uniform fiber volume fraction through thickness direction on the torsional buckling load of the cylindrical composite lattice structure was examined. The stiffness variation induced by the non-uniform fiber volume fraction was applied to the finite element model, and buckling analysis was performed. The variations of buckling load with variations of fiber volume fraction were compared. The non-uniform fiber volume fraction reduced the torsional buckling load of the composite lattice structure


원통형 복합재 격자 구조는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 제작 공정에서 두께방향 섬유체적비 불균일이 발생할 수 있다. 섬유체적비 불균일은 구조의 강성에 영향을 미칠 수 있으며 강성 및 좌굴 특성이 변화할 수 있다. 본 연구에서는 두께방향 섬유체적비 불균일이 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 섬유체적비 변화에 의한 강성 변화를 유한요소 모델에 적용하였고 비틀림 하중을 가한 뒤 좌굴 해석을 수행하였다. 두께방향 섬유체적비 편차에 따른 좌굴 하중을 비교하였다. 섬유체적비 불균일에 의해 비틀림 좌굴 하중이 저하될 수 있음을 확인하였다


Keywords: 복합재 격자 구조(Composite lattice structure), 섬유체적비(Fiber volume fraction), 좌굴 하중(Buckling load), 비틀림 하중(Torsional load)

This Article

Correspondence to

  • In-Gul Kim

  • Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University

  • E-mail: igkim@cnu.ac.kr