립자의 부피포함률이 큰 립자강화복합재료의 유효탄성곁수결정에 관한 연구

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》

경애하는 김정은동지의 말씀을 철저히 관철하여 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데서 현재 첨단재료로 개발되여 활발히 응용되고있는 복합재료에 대한 연구를 심화시키는것은 중요한 문제로 제기된다. 현대적인 구조요소설계에서 관건적인 문제는 재료를 알맞게 제작하는것이다. 적은 비용을 들이면서 필요한 재료응답을 얻는 한가지 방법은 강화재료를 첨부하여 모재의 특성을 강화하는것이다. 현재 립자강화복합재료와 섬유강화복합재료의 설계 및 제작연구는 세계적으로 중요한 연구대상으로 되고있다.

우리는 경애하는 김정은동지의 세계일류급대학건설구상을 높이 받들고 복합재료력학의 중요 연구분야인 립자강화복합재료의 력학적모형화에 대한 연구사업을 진행하고 선행한 력학적모형의 부족점을 극복하는 새로운 력학적모형을 제기하는 성과를 이룩하였다.

립자강화복합재료의 탄성곁수를 결정하기 위한 방법들은 크게 실험적인 방법과 리론적인 방법으로 분류하는데 리론적인 방법들은 해석적방법과 수치적방법으로 분류할수 있다. 지금까지 많이 리용되고있는 Mori-Tanaka방법에 의한 유효탄성곁수결정식은 립자의 부피비가 증가할 때에 립자들사이에 호상작용을 일정하게 반영하지만 립자의 포함률이 높은 경우에는 오차가 증가하는 부족점을 가진다.

우리는 연구에서 Mori-Tanaka방법을 확장하여 립자의 포함률이 큰 경우에도 복합재료의 유효탄성곁수를 예측할수 있는 한가지 근사방법을 제기하였다.

평균응력과 평균변형의 개념을 리용하여 강화립자의 포함률이 큰 경우에도 주변립자의 영향을 반영하는 립자강화복합재료의 유효특성을 평가하기 위한 한가지 고찰을 진행하고 Mori-Tanaka방법을 수정하여 립자들의 포함률이 높은 경우에도 복합재료의 유효특성을 높은 정확도로 예측하는 한가지 근사식을 제기하였다. 립자의 부피포함률이 1까지 증가하는 경우에 재료의 상태를 고찰하고 경계조건을 만족하면서 복합재료의 유효탄성곁수들을 예측할수 있도록 보간함수를 도입하였다. 연구결과는 립자의 포함률이 작은 경우에는 Mori-Tanaka방법의 결과와 큰 차이가 없고 립자의 포함률이 큰 경우에는 차이를 나타내는데 선행한 실험연구자료와의 대비를 통하여 립자의 부피포함률이 30%이상에서 Mori-Tanaka방법의 추정결과보다 높은 정확도를 가진다는것을 검증하였다.