In this study, geometric modeling and finite element analysis of 3-dimensional plain weave composite unit cell consisting of 3 interlaced fiber tows and resin pocket were performed to predict effective properties. First, tow properties were obtained from micro-mechanics finite element unit cell analysis, which were then used in the meso-mechanics analysis. The effective properties were obtained from a series of unit cell analyses simulating uniaxial tensile and shear tests. Analysis results were compared to the analysis and experimental results in the literature. Various crimp angles were considered and the effect on the effective properties was investigated. Initial failure strengths and failure sequence were also examined.

본 논문에서는 3차원 평직 복합재료의 3-방향 섬유다발의 굴곡각에 따른 다양한 모델링을 구축하고, 제시한 모델에 대하여 등가 물성치를 예측하였다. 3차원 평직복합재료의 단위셀을 정의하고 미시역학 계산결과인 섬유다발 물성치를 사용하여 섬유다발에 굴곡각에 따라 물성치가 변화하도록 요소 물성축을 설정 후 3차원 평직복합재료의 중시해석을 수행하였다. 계산결과 등가물성치는 참고문헌에 제시된 해석 및 실험값을 비교하여 타당성을 확보하였으며 계산결과 3-방향 섬유다발 굴곡각이 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 또한 초기파손 강도와 파손순서에 대해서도 조사하였다.

Keywords: Textile composite, 3-D weave, Unit cell, Meso-scale analysis, Crimp angle

Keywords: 직물복합재료, 3차원 평직, 단위구조, 중시해석, 굴곡각