탄소섬유 복합재료 사각튜브의 압추에너지 흡수 특성

본 연구는 탄소섬유 복합재료 사각튜브의 압축 에너지 흡수 특성을 실험적으로 규명하였으며, 유한요소해석을 통해서 그 특성을 예측하였다. 압축 속도는 0.003mm/sec 와 0.3mm/sec로 하여 사각튜브에 가하였으며, 적층각 별로 실험을 하여 각각에 대한 압축 에너지 흡수 특성인 최대 압축하중과 평균하중을 찾았다. [0/90]₄와 [0/±45/90]₂의 특정 적층각을 가지는 사각튜브에 대해 유한요소해석을 수행하여 최대 압축하중을 예측하였다. 유한요소모델은 좌굴해석을 통해서 나온 형상과 원래 형상을 중첩하였으며, 해석방법은 Tsai-Wu criteria를 사용하였다. 실험으로부터 최대 압축하중은 인 사각튜브에서 나타났고 평균 압축하중은에서 나타났으며, 특정각을 가지는 사각튜브에 대한 최대 압축하중 예측은 실험과 거의 일치하였다.

Crush energy characteristics of graphite/epoxy square tubes are experimentally studied. Effect of the ply orientation on the peak load and the average load is investigated by applying compressive load on the top of the composite square tubes under the stroke control with crosshead speed of 0.003mm/sec and 0.3mm/sec. in addition to the experimental survey, the finite element analysis is used to estimate the peak load of the composite square tubes with [0/90]₄ and [0/±45/90]₂. The first buckling mode of the tube is superimposed to the perfect geometry and the distributed compressive load is applied on the top of the tubes. The applied compressive load that make Tsai-Wu criteria equal to one is regarded as the peak load of the tubes. The experimental data shows that the square tube with [45/-45]₄ has the highest peak load and the square tube with [60/-60]₄ has the average sustained load. The measure peak load of the composite tubes with [0/90]₄ and [0/±45/90]₂agree well with the estimated peak load using the finite element analysis.