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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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본 연구에서는 특수강과 복합재료를 사용한 이중구조 후육 실
린더의 설계를 위한 해석에 대해서 기술하였다. 최근 복합재의
연구가 활발하게 이루어지고 있어 복합재의 특성이 발달하면
할수록 복합재를 이용하고 있는 여러 분야에서의 특성 또한 함
께 좋아지게 된다. 그리고 복합재의 특성이 좋아지면서 이전에
는 사용할 수 없었던 여러 타 분야에도 사용을 할 수 있게 되
어 복합재 이용 분야의 범위가 확산되고 있다. 복합재의 사용
이유중 가장 중요한 부분은 복합재의 강성이 좋다는 점이다.
뛰어난 강성에도 불구하고 그 무게가 적어 강을 대체하여 사용
할 경우 무게 감소가 필요한 항공 분야, 스포츠 분야, 선박 분
야와 각종 산업분야 등 여러 곳에서 복합재 활용에 대한 가능
성이 대두되고 있다. 그 중 본 연구에서는 후육 실린더 형태의
물품이 사용되는 곳에 복합재를 응용하는 것을 목표로 한다.
수도관이나 총열, 포열, 자전거 등 강성을 요하면서 무게 감소
가 필요한 것들이 많은 곳에서 찾을 수 있다. 따라서 본 연구에
서는 여러 분야에서 이용되는 후육 실린더 형태의 물품들에 복
합재를 응용하기 위해 필요한 해석들을 실시하였다. 일단 기본
적인 적층각을 사용하여 기존에 사용되고 있는 복합재들의 내
압이 작용하는 후육 실린더에 대한 이점과 비교 도표를 통해
가장 적합한 재료를 찾아내는 것이다. 그리고 그 재료를 이용
하여 강부의 외벽에 일부를 제거하고 그 부분을 Filament
Winding 성형 법을 통해 감은 복합재로 대체하는 경우의 해석
을 실시하였다. 그 경우 후육 실린더의 특성에 가장 부합하는
적층각의 배합을 찾기 위해 CDS 프로그램을 통하여 해석을 실
시하고 결과를 비교하였으며, 여기서 찾은 적층각을 기준으로
하여 Nastran 으로 3D 정해석을 실시하고, 신뢰도를 확인하였
다. 3D 정해석에서 사용된 설계를 바탕으로 3D 동해석을 실시
하여 정해석과의 비교를 하여 해석의 신뢰도를 확인하고 포열
이나 수도관 같은 내압이 움직이는 것을 구현하기 위해 내압이
변화하는 동해석도 실시하였다. 또한, Moving boundary
condition을 고려하여 해석을 실시한다면 실제 사격이나 수도관
에 물이 흐르는 해석 등 사용되고 있는 측정 값과 근사한 해석
값을 구해 여러 분야에 적용할 수 있는 더욱 가치 있는 연구가
될 수 있을 것이라 생각한다.
린더의 설계를 위한 해석에 대해서 기술하였다. 최근 복합재의
연구가 활발하게 이루어지고 있어 복합재의 특성이 발달하면
할수록 복합재를 이용하고 있는 여러 분야에서의 특성 또한 함
께 좋아지게 된다. 그리고 복합재의 특성이 좋아지면서 이전에
는 사용할 수 없었던 여러 타 분야에도 사용을 할 수 있게 되
어 복합재 이용 분야의 범위가 확산되고 있다. 복합재의 사용
이유중 가장 중요한 부분은 복합재의 강성이 좋다는 점이다.
뛰어난 강성에도 불구하고 그 무게가 적어 강을 대체하여 사용
할 경우 무게 감소가 필요한 항공 분야, 스포츠 분야, 선박 분
야와 각종 산업분야 등 여러 곳에서 복합재 활용에 대한 가능
성이 대두되고 있다. 그 중 본 연구에서는 후육 실린더 형태의
물품이 사용되는 곳에 복합재를 응용하는 것을 목표로 한다.
수도관이나 총열, 포열, 자전거 등 강성을 요하면서 무게 감소
가 필요한 것들이 많은 곳에서 찾을 수 있다. 따라서 본 연구에
서는 여러 분야에서 이용되는 후육 실린더 형태의 물품들에 복
합재를 응용하기 위해 필요한 해석들을 실시하였다. 일단 기본
적인 적층각을 사용하여 기존에 사용되고 있는 복합재들의 내
압이 작용하는 후육 실린더에 대한 이점과 비교 도표를 통해
가장 적합한 재료를 찾아내는 것이다. 그리고 그 재료를 이용
하여 강부의 외벽에 일부를 제거하고 그 부분을 Filament
Winding 성형 법을 통해 감은 복합재로 대체하는 경우의 해석
을 실시하였다. 그 경우 후육 실린더의 특성에 가장 부합하는
적층각의 배합을 찾기 위해 CDS 프로그램을 통하여 해석을 실
시하고 결과를 비교하였으며, 여기서 찾은 적층각을 기준으로
하여 Nastran 으로 3D 정해석을 실시하고, 신뢰도를 확인하였
다. 3D 정해석에서 사용된 설계를 바탕으로 3D 동해석을 실시
하여 정해석과의 비교를 하여 해석의 신뢰도를 확인하고 포열
이나 수도관 같은 내압이 움직이는 것을 구현하기 위해 내압이
변화하는 동해석도 실시하였다. 또한, Moving boundary
condition을 고려하여 해석을 실시한다면 실제 사격이나 수도관
에 물이 흐르는 해석 등 사용되고 있는 측정 값과 근사한 해석
값을 구해 여러 분야에 적용할 수 있는 더욱 가치 있는 연구가
될 수 있을 것이라 생각한다.
목차
1. 서 론 11.1. 연구 배경 11.1.1. 특수강 11.1.2. 복합재 11.1.3. 강/복합재 포열 31.2. 연구 내용 42. 유한요소해석 52.1. 특수강 52.1.1. 탄성영역 52.1.2. 탄-소성영역 (자긴가공 後) 92.2. 복합재 172.2.1. 일방향 복합재 구성방정식 172.2.2. 3D 원통형 복합재 구성방정식 222.2.3. 복합재의 적층각에 따른 물성변화 273. 연구 결과 303.1. 2D 정해석 303.1.1. 복합재료 물성 비교 303.1.2. 최적 적층각 도출 353.2. 3D 정해석 413.2.1. 2D 해석과 3D 해석의 비교 413.3. 3D 동해석 473.3.1. 3D Nastran 정해석과 3D Abaqus 정?동해석 비교 473.3.2. 시간에 따른 압력 변화에 의한 3D 동해석 514. 결 론 545. 참고문헌 56초록 59
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