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형상기억합금이 삽입된 복합재료 구조물의 저속충격해석 = Numerical analysis of shape memory alloy hybrid composite structures subjected to the low velocity impact
서명 / 저자 형상기억합금이 삽입된 복합재료 구조물의 저속충격해석 = Numerical analysis of shape memory alloy hybrid composite structures subjected to the low velocity impact / 김은호.
저자명 김은호 ; Kim, Eun-Ho
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2008].
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초록정보

Fiber reinforced laminated composite structures are widely used these days due to their high specific strength and specific stiffness. However, they are very susceptible to damage owing to their weak impact resistance when impacted by a foreign object. Especially, the damages caused by the low velocity impact are hard to be detected and they weaken the mechanical characteristics of the structures. For these reasons, it is very important to increase impact resistance of composite structures in order to reduce the impact damages. Embedding shape memory alloys(SMAs) into composite structure is one possible way to increase impact damage resistance of composite structures because SMAs can absorb and dissipate large amount of strain energy with phase transformation. For the numerical analysis of SMA hybrid composite structures subjected to the low velocity impact, the ABAQUS finite element program is used with the SMA modeling algorithm which is developed with the user material subroutine of ABAQUS(VUMAT). Lagoudas' model and plane stress assumptions are used for the modeling algorithm of SMA thin film. Damage analysis algorithm is also considered in the VUMAT with failure criteria and damage models for reasonable impact analysis. Finally, parametric studies are performed using the developed analysis algorithm to study the dynamic characteristics of the SMA hybrid composite structures.

섬유 강화 복합재료는 비강성과 비강도가 우수하여 최근 많이 사용되고 있다. 하지만 이는 충격에 약한 특성이 있어 외부로부터의 충격 시에 쉽게 손상을 입을 수 있다. 특히, 저속 충격 시에는 복합재료 구조물의 내부나 충격의 반대 면에 손상이 일어나기 때문에 발견이 어려울 뿐 아니라 이로 인한 손상은 구조물의 특성을 약화 시켜 위험한 상황을 유발할 수 있다. 복합재료의 충격에 대한 저항성을 증가시켜 충격 시에 손상을 줄이기 위한 한가지 방법으로 형상기억합금을 삽입하는 방법이 있다. 형상기억합금은 상 변화를 통해서 큰 변형을 일으키며 많은 에너지를 흡수할 수 있어, 복합재료에 삽입하면 많은 충격에너지를 흡수하여 충격에 의한 손상을 줄일 수 있다. 본 연구에서는 형상기억합금 필름이 삽입된 복합재료 구조물의 충격특성을 연구하기 위해서 형상기억합금의 거동을 고려하기 위한 프로그램 개발이 선행되었다. 충격해석을 위해서는 상용프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. 또한 형상기억합금 필름의 거동을 고려하기 위해서는 Lagoudas의 3차원 모델에 평면응력을 가정한 2차원 모델을 사용하였고, ABAQUS에서 지원하는 사용자 정의 재료 서브루틴인 VUMAT의 형태로 프로그램을 개발하여 ABAQUS와 연계 해석을 수행하였다. 복합재료의 경우 손상에 의한 강성의 저하가 크게 나타나기 때문에 정확한 충격해석을 위해서는 손상해석을 고려할 필요가 있다. 이를 위해서 복합재료의 손상 모드에 따른 손상 기준과 손상 모델을 이용하여 손상해석 알고리즘을 VUMAT의 형태로 개발하고, 이를 해석에 고려하였다. 형상기억합금을 복합재료 구조물에 삽입하는데 있어서 많은 변수들이 존재하는데 이러한 변수들이 구조물의 충격특성에 미치는 영향을 연구하기 위해서 개발된 해석 프로그램을 이용하여 파라미터 스터디를 수행하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MAE 08003
형태사항 vii, 79 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Eun-Ho Kim
지도교수의 한글표기 : 이인
지도교수의 영문표기 : In Lee
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학전공,
서지주기 참고문헌 : p. 75-79
주제 Shape Memory Alloy;Composite;Impact;damage;pseudoelasticity
형상기억합금;복합재료;충격;손상;의탄성
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