A Study on Durability and Strength Properties of Compact Tension Specimen by Material through Simulation Analysis

시뮬레이션 해석을 통한 소재 별 소형 인장 시험편의 내구성 및 강도 특성에 관한 연구

There are the plastic resin, fiber and the single metal among materials. There is also the inhomogeneous material whose durability is improved as the composite material with the property of light weight. This study notices the composite material with light weight of CFRP. The strength properties of stainless steel and aluminum which have been used generally are compared and analyzed each other with CFRP. The compact tension specimen of the same standard by each material were designed and the simulation tensile analyses were carried out. As the study result, the maximum deformation, maximum stress and maxium strain energy are shown to be about 0.0148mm, 59.104MPa and 0.00529mJ respectively in case of CFRP specimen model. The maximum deformation, maximum stress and maxium strain energy were shown to be about 0.0106mm, 42.22MPa and 0.002699mJ respectively at stainless steel. It could be checked that the maximum deformation, maximum stress and maxium strain energy of aluminum specimen model were shown to be about 0.023mm, 33.29MPa and 0.00464mJ respectively at stainless steel. Therefore, the results at this study are thought to be applied with the basic data on the strength property of CFRP composite material.

소재들에는 플라스틱 수지와 섬유 및 단일 금속 등으로 만들어진 소재들과 경량 특성들을 가지는 복합소재, 각 소재들의 장점들을 취합하여 내구성을 극대화시키는 방식의 이종재료 등이 있다. 본 연구에서는 경량 복합소재인 CFRP에 주목하여 단일 소재로서 보편적으로 쓰이는 소재들인 스테인리스 강, 알루미늄과의 강도 특성을 CFRP와 비교 및 분석하고, 데이터를 확보하기 위해 각 소재 별로 동일한 규격의 소형 인장 시험편(C-T specimen)을 설계하여 시뮬레이션 인장 해석 연구를 수행하였다. 연구 결과, CFRP 시험편 모델의 경우 최대 변형량은 약 0.0148mm, 최대 응력은 약 59.104MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.00529mJ로 나타났으며, 스테인리스 강 시험편 모델의 최대 변형량은 약 0.0106mm, 최대 응력은 약 42.22MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.002699mJ로 나타났고, 알루미늄 시험편 모델의 최대 변형량은 약 0.023mm, 최대 응력은 약 33.29MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.00464mJ로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 연구에서 도출한 데이터들을 향후 복합소재에 대한 연구에서 기초적인 데이터로서 활용하고자 하였다.