기계 가공된 복합재료 키 조인트의 강도 연구

Abstract

복합재료가 기계부품, 항공기 구조물에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조물에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 기계적 체결방법의 문제점으로 발생하는 원공주위의 높은 응력집중현상을 감소시키기 위하여, 복합재료 키 조인트(composite key joint)를 제안하였고 파손강도를 평가하였다. 제안된 복합재료키 조인트 체결부의 파손 판정을 위해서 파손지수(failure index)와 파손영역법(damage area theory)이 각각 적용되었다. 실험 결과로부터 복합재료 키 조인트는 기계적 체결부의 파손강도보다 93% 높은 값을 가짐을 볼 수 있었고, 복합재료 키 홈 깊이(key slot depth)가 0.88 mm이고 끝단 길이(edge length)가 20 mm일 때 가장 높은 파손하중 나타내었다. The comparison of the numerical results with those measured by the experiment showed good agreement. The design of composite joint which is the weakest part in the composite structures has become a very important research area since the composite materials are widely used in the aircraft and machine structure. In this paper, the new composite key joints that minimize the fiber discontinuity and strength degradation of adherend were proposed and their failure loads were evaluated. The failure index and damage area method were used for the failure prediction of the composite key joint. From the tests, the failure load of the composite key joint was 93% larger than that of a mechanical joint and the key joint whose slot depth and edge length were 0.88mm and 20mm had the largest failure load. Also, the analytic failure modes by the failure index and damage area were compared with experimental failure modes.