Visco-Elastic Approach for Prediction of the Process Induced Internal Stresses in Polymeric Composites
Won J. Yu
섬유강화복합재의 성형시 발생하는 내부응력의 예측을 위한 점탄성 모델링
유원재((주)대한항공 항공기술연구원)
Abstract
섬유강화복합재 구조물의 성형시 발생하는 칫수불안정의 문제는 그 구성 소재의 물성의 이질성과 공정조건에 의해 연유되며, 보다 직접적으로는 내부응력에 기인한다. 내부응력은 발생과 이완이라는 두 기구에 의해 재료 내에 축적되고, 이 과정에서 재료의 점탄성 특성이 중요한 역할을 하게 된다. 본 논문에서는, 복합재 성형시의 내부응력 축적과정을 해석하고 정량적으로 예측하기 위해 시도한 점탄성적 접근 과정과, 그에 따른 유한요소해석의 algorithm 에 대해 기술하였다. 본 연구에서는, 내부응력 형성에 관련된 복합재 성형과정에서의 물리/화학 현상에 대한 모델링과 해석의 편의성을 종합적으로 고려하여 선형 점탄성적 접근을 하였다. 수치해석에 있어서는, 순차식의 사용과 더불어, 온도에 다른 점탄성재료의 응력이완 속도의 변화를 감안하여 응력발생의 측면에서 가장 중요한 냉각과정을 3단계로 분리함으로써 효율성을 제고할 수 있는 방안을 제안 하였다.
섬유강화복합재 구조물의 성형시 발생하는 칫수불안정의 문제는 그 구성 소재의 물성의 이질성과 공정조건에 의해 연유되며, 보다 직접적으로는 내부응력에 기인한다. 내부응력은 발생과 이완이라는 두 기구에 의해 재료 내에 축적되고, 이 과정에서 재료의 점탄성 특성이 중요한 역할을 하게 된다. 본 논문에서는, 복합재 성형시의 내부응력 축적과정을 해석하고 정량적으로 예측하기 위해 시도한 점탄성적 접근 과정과, 그에 따른 유한요소해석의 algorithm 에 대해 기술하였다. 본 연구에서는, 내부응력 형성에 관련된 복합재 성형과정에서의 물리/화학 현상에 대한 모델링과 해석의 편의성을 종합적으로 고려하여 선형 점탄성적 접근을 하였다. 수치해석에 있어서는, 순차식의 사용과 더불어, 온도에 다른 점탄성재료의 응력이완 속도의 변화를 감안하여 응력발생의 측면에서 가장 중요한 냉각과정을 3단계로 분리함으로써 효율성을 제고할 수 있는 방안을 제안 하였다.