공학실천에서 쓰이는 많은 재료들 특히 분말재료, 주조강, 도자기, 암석, 토질 등은 다 크나작으나 자연적으로 혹은 제작과정에 생겨난 균렬과 미시공극과 같은 결함들을 가지고있으며 재료의 력학적특성은 이러한 결함들에 따라 크게 달라진다.
지난 시기에는 해석에서 고려할수 없는것으로 하여 이것들을 무시하고 재료를 고찰하였으며 결과 리론적해석결과와 현실적거동사이에는 필연적으로 불일치가 존재하게 되였다. 따라서 균렬과 공극의 영향을 정확히 반영하는 재료모형을 작성하는것은 복합재료력학분야에서 매우 중요한 첨단문제로 나서고있으며 세계적으로 이 분야에서의 연구사업이 활발히 진행되고있다.
최근 력학부 복합재료력학강좌에서는
지금까지의 선행연구들은 주로 두가지 방법 즉 손상력학 및 미시력학리론에 의한 방법과 콤퓨터모의에 의한 방법에 기초하여 진행되고있다.
새로 제기한 력학적모형에서는 균렬과 공극을 분리하여 균렬은 파괴력학적방법으로, 공극은 손상력학적방법으로 고찰함으로써 불련속문제를 련속체력학의 방법으로 해석할수 있게 하며 따라서 이 모형은 균렬과 공극의 결합모형으로 된다.
우선 재료의 공극과 결함들을 유효응력개념에 기초한 손상텐소르로 표시하고 균렬은 파괴력학의 균렬리론으로 모형화한다.
다음 물체의 탄성변형에네르기를 공극손상으로 인한 유효변형에네르기와 균렬로 인한 보충에네르기와의 차로 계산한다. 유효공간에서 보충에네르기는 알려진 에네르기방출률로부터 결정하며 유효억세기특성은 그린의 정리로부터 유도된다.
또한 유효응력확대곁수의 개념을 도입하고 균렬닫김효과를 고려한 I, II, III형유효응력확대곁수식을 얻는다.
새로운 결합모형에 기초하여 공극손상과 평면열린균렬, 평면닫긴균렬, 공간열린반타원균렬, 공간닫긴반타원균렬 등 각이한 형태의 균렬이 있는 경우에 대하여 유효억세기특성량들을 결정하였다.
얻어진 특성량들을 리용하여 공학해석프로그람 ANSYS에 의해 한축방향당김받는 정4각형판과 정방형립방체의 변위와 미제스응력을 계산하였다. 모의결과를 통해 균렬길이 및 방향각, 균렬개수에 따르는 구조요소의 변위와 응력의 변화특성을 밝혔다.
제기한 새로운 결합모형의 타당성은 균렬과 공극을 가진 구조요소의 응력과 변위를 각각 손상변수의 분해에 의한 기존의 방법과 새로운 결합모형에 의한 방법으로 계산하여 결과를 대비함으로써 확증된다.
연구사업에서 얻은 결과는 SCI급국제학술잡지《Int. J. of Damage Mech.》에 투고되여 2016년 6월호 (www.ijd.sagepub.com, DOI: 10.1177/1056789516640037) 에 출판되였다.
강좌에서는 얻은 성과에 기초하여 모체균렬과 층분리를 가진 복합판의 국부 및 전체억세기결정을 비롯한 보다 높은 목표를 제기하고 연구사업을 더욱 활발히 벌려나가고있다.
