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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 朴楨善
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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탄소 섬유 강화 복합재(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)는 최근 항공 우주 분야에서 무게는 줄이고 강성, 강도와 같은 기계적 성능을 높이기 위해서 사용되고 있다. 하지만 이러한 복합재는 다양한 하중조건과 경계조건에 따라 눈에 보이지 않는 층간 분리(Delamination), 균열(Crack) 등과 같은 손상이 존재할 수 있다. 따라서 최근에 눈에 보이지 않는 손상을 탐지하기 위해 탄성파를 이용한 손상 탐지 기술이 활발히 연구되고 있다. 특히 손상 탐지에 널리 사용되는 S0모드와 A0 모드의 정확한 군속도 예측은 손상 탐지 정확도를 높이기 위한 중요한 파라미터가 되었다. 이러한 S0모드와 A0모드의 군속도를 예측하기 위하여 Stiffness Matrix Method, Transfer Matrix Method, Global Matrix Method, Slowness curve 등 여러 가지 탄성파 방정식이 연구 되었다. 하지만 앞서 제시한 방법 모두 섬유 방향으로 진행하는 탄성파의 군속도 오차에 대해 보상해 주지 못했으며 이러한 오차는 손상 탐지에 있어 큰 오차를 만들 수 있다. 따라서 본 논문에서는 탄성파 방정식중 하나인 Transfer Matrix Method와 위상속도의 역수를 이용하는 Slowness curve를 이용하여 이론적으로 탄성파의 군속도를 예측하였고 단일 방향 복합재 평판에서 군속도 측정 실험을 통해 비교 하였다. 또한 비교 과정 중 탄성파가 섬유방향으로 진행할 때 군속도의 오차율이 증가함을 발견하였다. 이는 군속도의 진행 방향과 에너지의 진행 방향이 서로 달라 생기는 오차임을 확인하였고 이를 복합재 층간 전달 손실률을 고려하여 탄성파 방정식을 정의 하였다. 또한 TMM 방법과 Slowness 방법 그리고 실험 결과와 층간 전달 손실 계수를 이용하여 새롭게 정의된 탄성파 방정식을 비교 분석하여 해당 방법에 대해 검증하였다. 이 때 오차 측정 방법은 RMSE(Root Mean Square Error)를 사용하여 계산하였다. 이러한 층간 전달 손실률을 고려한 탄성파 방정식은 탄성파가 섬유 방향으로 진행할 때 군속도 예측에 대해 높은 정확도를 보였으며 이를 통해 복합재 손상 탐지에 대한 정확도가 높아질 것으로 보인다.
목차
요 약 i목 차 iii그림목록 v표 목 록 ix기호목록 xi제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 문헌조사 31.3 연구내용 및 방법 5제 2 장 연구 관련 이론 62.1 Transfer Matrix Method를 이용한 탄성파 방정식 62.2 탄성파의 군속도 및 위상속도 분산곡선 152.3 Slowness curve를 이용한 군속도 추정 17제 3 장 연구 관련 실험 방법 193.1 기본 시험장비 구성 193.2 복합재 평판을 이용한 탄성파 군속도 측정 실험 203.3 탄성파 군속도 측정 실험 233.4 탄성파 군속도 측정 실험 분석 결과 26제 4 장 층간 전달 손실률을 고려한 군속도 예측 및 검증 394.1 층간 전달 손실률을 고려한 탄성파 방정식 394.2 층간 전달 손실률을 고려한 탄성파 특성 분석 434.3 실험을 통한 탄성파 분산 방정식 검증 46제 5 장 결 론 50참 고 문 헌 52SUMMARY 55
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