모재-섬유 함침비율에 따른 건설용 GFRP 구조의 동적특성

Abstract

정밀 기계부품에 적용하는 고가의 복합소재를 대형 건설구조분야에 적용하기 위해서는 경제적인 소재조합 기술이 필요하다. 구조물에 요구되는 성능을 만족시킬 수 있도록 효율적으로 재료를 조합한다면 고가의 복합소재를 건설분야에 경제적으로 활용할 수 있을 것이다. 효율적인 복합소재의 적용을 위해서는 복합소재를 구성하는 재료의 상호관계를 미시역학적으로 규명하는 것이 필요하다. 복합소재는 모재(Matrix)와 화이버(Fiber)의 조합으로 구성되며, 이 재료들의 적절한 상호 조합은 거시역학적으로 강성 및 강도에 크게 영향을 주게 된다. 복합소재의 미시역학적인 목적은 화이버와 모재의 각각의 물성과 상대적인 비율로부터 조합된 재료의 물성, 강성 및 강도 등을 추정하는 것이다. 특히, 모재에 함침되는 화이버의 비율은 조합된 재료의 탄성계수 등에 중요한 영향을 미친다. 또한 고가의 화이버를 효율적으로 함침한다면 복합소재의 경제성을 확보하는 데 크게 기여할 수 있을 것이다. 대형 건설구조물에 대한 복합소재의 미시역학적인 관점은 화이버 각각에 대한 모델링보다는 화이버의 적절한 함침량을 결정하여 경제적인 거시역학적 설계로 연계하는 것이라고 할 수 있다. 또한, 기존의 연구들은 미시역학적으로는 상세한 모델링을 시도하였으나, 거시역학적 해석으로 1차전단변형 판이론(FSDT)가 적용된 상용프로그램을 적용하였다. 그러나, 대형 건설구조물에 적용하기 위한 멀티스케일 접근방법은 미시적으로는 화이버의 함침비율을 기준으로 강성을 추정하고, 거시역학적으로는 보다 정밀한 해석을 통하여 전체 거동을 상세 규명할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고차전단변형 판이론 (HSDT)에 기반한 멀티스케일 고유진있을 것이다. 효율적인 복합소재의 적용을 위해서는 복합소재를 구성하는 재료의 상호관계를 미시역학적으로 규명하는 것이 필요하다. 복합소재는 모재(Matrix)와 화이버(Fiber)의 조합으로 구성되며, 이 재료들의 적절한 상호 조합은 거시역학적으로 강성 및 강도에 크게 영향을 주게 된다. 복합소재의 미시역학적인 목적은 화이버와 모재의 각각의 물성과 상대적인 비율로부터 조합된 재료의 물성, 강성 및 강도 등을 추정하는 것이다. 특히, 모재에 함침되는 화이버의 비율은 조합된 재료의 탄성계수 등에 중요한 영향을 미친다. 또한 고가의 화이버를 효율적으로 함침한다면 복합소재의 경제성을 확보하는 데 크게 기여할 수 있을 것이다. 대형 건설구조물에 대한 복합소재의 미시역학적인 관점은 화이버 각각에 대한 모델링보다는 화이버의 적절한 함침량을 결정하여 경제적인 거시역학적 설계로 연계하는 것이라고 할 수 있다. 또한, 기존의 연구들은 미시역학적으로는 상세한 모델링을 시도하였으나, 거시역학적 해석으로 1차전단변형 판이론(FSDT)가 적용된 상용프로그램을 적용하였다. 그러나, 대형 건설구조물에 적용하기 위한 멀티스케일 접근방법은 미시적으로는 화이버의 함침비율을 기준으로 강성을 추정하고, 거시역학적으로는 보다 정밀한 해석을 통하여 전체 거동을 상세 규명할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고차전단변형 판이론 (HSDT)에 기반한 멀티스케일 고유진