Continuous fiber reinforced composites are applied to various fields, such as aerospace, automobiles, and sports industries because of their high specific stiffness and strength compared to conventional materials for weight reduction. To minimize the defects in composite materials, understanding of the resin flow through permeability during the fabrication process for composite materials is necessary. This study suggests the prediction algorithm for transverse permeability of unidirectional continuous fiber reinforced plastics. The cross-sectional shape of representative volume element (RVE) is considered to reflect fiber arrangement. The equivalent length is used as a factor to express the change of resin flow according to fiber arrangement. The permeability prediction algorithm is created by grafting the Electro-Hydraulic analogy and transverse permeability is calculated from various RVEs. The code for permeability prediction was composed by means of MATLAB and Python, flow analysis was performed by using a computation fluid dynamics software. The algorithm was verified as the permeability results obtained through numerical analysis based on the algorithm and the flow analysis were almost identical to each other, and the calculation time was reduced over 65 times compared to the flow analysis.
복합재료는 기존의 재료에 비해 높은 비강성과 비강도를 가져 항공우주, 자동차, 스포츠 산업 등 경량화가 요구되는 다양한 분야에 적용되고 있다. 복합재료의 결함 최소화를 위해 투수 계수를 통해 공정 과정 중 수지의 유동 양상 파악을 파악하는 것은 필수적이다. 본 연구는 수직 방향 투수 계수를 예측할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 섬유와 수직인 방향 투수 계수의 정확한 예측을 위해 대표 체적 요소의 단면 형상을 고려하였다. 섬유의 유체 유동 저항성을 정량화하기 위한 인자로 섬유 간 간격이 사용되었고, 등가 길이는 섬유 배열에 따른 수지의 유로 변화를 나타내는 인자로 사용되었다. 전기-유압 유사성을 접목하여 투수 계수 예측 알고리즘을 작성하고 다양한 섬유 부피 분율에서 수직 방향 투수 계수를 예측하였다. 예측을 위한 코드는 MATLAB, Python으로 구성하였고, 유동 해석은 상용 전산 유체역학 프로그램으로 수행되었다. 수치해석 결과와 유동 해석을 통해 얻은 투수 계수가 거의 일치함을 확인하여 알고리즘을 검증하였으며, 소요 시간은 유동 해석 대비 65배 이상 감소하였다.
