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도레이첨단소재 USN 물성시험 데이터로 A-basis와 B-basis 계산하기

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데이터시트 물성으로 복합재 설계를 하면 왜 위험한가 복합재 구조 설계를 하다 보면 자주 반복되는 장면이 있다. 시스템 엔지니어가 소재 제조사에 물성을 요청한다. 제조사는 데이터시트를 보낸다. 도레이첨단소재의 경우 TDS(technical data sheet)가 제공된다. 그 안에는 인장강도, 압축강도, 탄성률, 전단강도 같은 값들이 정리되어 있다. 설계자는 그 값을 구조해석 모델에 넣고 margin을 계산한다. 초기 설계 단계에서는 문제가 없어 보인다. … Read more

탄소섬유 물성 DB

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탄소섬유 물성 DB Fiber Master Table Fiber Manufacturer Grade Diameter(μm) Tow size Density(g/cm3) Tensilestrength(MPa) Tensilemodulus(GPa) Elongation(%) Lineardensity(g/m) T300 Toray Standard Modulus 7.0 1K 1.76 3530.0 230.0 1.5 0.066 T300 Toray Standard Modulus 7.0 3K 1.76 3530.0 230.0 1.5 0.198 T300 Toray Standard Modulus 7.0 6K 1.76 3530.0 230.0 1.5 0.396 T700S Toray Standard Modulus 7.0 … Read more

복합재 설계에서 Primary Load-Carrying Ply를 표면에 멀리 두는 이유

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복합재 laminate design guideline 5는 다음과 같이 정리된다. Keep a reasonable number of primary load carrying plies away from the outer surfaces. 즉, 주요 하중을 담당하는 primary load-carrying plies를 laminate의 외표면에 너무 많이 배치하지 말라는 뜻이다. Northrop Grumman 보고서에서는 이 규칙의 이유를 다음과 같이 설명한다. Critical ply가 minor impact에 쉽게 손상되지 않도록 하기 위한 것이며, … Read more

복합재 10% Rule이란? Fiber Dominated Laminate 설계 원칙

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복합재 10% rule은 0º, ±45º, 90º 방향에 각각 최소한의 ply를 배치해 laminate가 지나치게 한 방향으로만 강해지는 것을 막는 설계 원칙이다. Northrop Grumman 가이드라인에서는 “laminates will be fiber dominated, having at least 10% of their plies in each of the 0º, ±45º, and 90º directions”로 제시한다. 이 규칙은 완전한 수학적 최적해라기보다, highly orthotropic laminate가 transverse load, … Read more

복합재료 시험 데이터 외삽 금지

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복합재 시험 데이터 외삽 금지는 단순히 무조건 시험을 통해 확인하라는 의미가 아니다. 복합재료 구조 설계에서 이 원칙은 시험 데이터가 유효한 범위를 벗어나면, 같은 재료처럼 보여도 같은 구조 성능을 보장하지 못한다는 경고의 의미를 가지고 있다. Guideline 3. Do Not Extrapolate Test Data 복합재료에서 강도와 파손은 단순히 하나의 재료상수로 결정되지 않는다. 강화섬유, 기지재, 계면, 경화 조건, 기공, … Read more

Balanced Laminate란 무엇인가

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Balanced laminate란 무엇인가 하는 문제는 symmetric laminate에 비해 현업에서 많이 다루어지지 않고 있다. Balanced laminate는 특정 각도 +θ\theta ply가 적용이 되면 –θ\theta의 ply가 쌍으로 들어가야 한다는 말이다. 이 지침은 단순히 +θ\theta ply와 –θ\theta ply를 맞추라는 것보다 면내 인장·압축 변형과 저난 변형이 서로 섞이지 않도록 만들어야 한다는 말이다. 앞선 복합재 적층판은 왜 대칭 적층이어야 하는가 글에서 … Read more