《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》
최근
복합재료는 금속재료에 비해 물리적 및 기계적성질이 좋은것으로 하여 우주항공구조, 타빈날개, 핵반응로를 비롯한 여러 산업구조들에 널리 리용되고있다. 특히 우주항공구조에서는 동체와 날개와 같은 많은 부분품들이 무게가 상대적으로 작고 세기와 부식저항이 큰 복합재료로 설계되고있다.
그러나 복합재료구조들은 제작 및 작업과정에 적층분리나 모체균렬, 흠집과 같은 손상이 발생하며 이로 하여 구조의 적재능력이 크게 떨어지는 부족점이 있다. 따라서 이러한 인자들을 고려하여 복합재료구조의 력학적거동을 정확히 해석하고 설계의 과학성과 믿음성을 높이는것은 복합재료력학분야에서 매우 중요한 첨단문제로 나서고있으며 세계적으로 이 분야에서의 연구사업이 활발히 진행되고있다.
지금까지의 선행연구들은 주로 두가지 방법 즉 손상력학 및 미시력학리론에 의한 방법과 콤퓨터모의에 의한 방법에 기초하여 진행되고있다.
우리 연구조에서 새로 제기한 억세기모형은 층분리와 모체균렬을 가진 다층복합판문제에 련속체력학의 방법을 적용하기 위한 모형으로서 국부억세기모형과 령억세기모형의 두가지로 구분된다.
국부억세기모형에서는 복합판을 균렬분포정도에 따라 일정한 구역들로 나누고 매 균렬구역들에서 균렬에 의한 보충에네르기에 의하여 요소구역의 변형에네르기를 얻는다. 다음 얻어진 변형에네르기를 리용하여 그린의 정리로부터 균렬손상구역에서 요소의 억세기 즉 국부억세기를 결정한다.
한편 령억세기모형에서는 손상구역에서 모체균렬을 포함하는 손상층의 억세기를 무시한다.
현실에서 자주 보는것처럼 반복짐이나 충격짐의 작용으로 층분리나 모체균렬과 같은 손상들이 발생하고 층두께방향으로 성장하며 결국 섬유다리나 섬유파괴, 섬유-모체분리와 같은 현상들이 생긴다.
만일 모체균렬이 성장하여 섬유다리가 생기고 섬유-모체파괴가 발생하면 손상층의 구부림 및 자름저항은 현저히 약화되여 손상층은 구부림과 자름뿐아니라 당김이나 누름에도 저항할수 없으며 층의 억세기는 령으로 된다.
따라서 령억세기모형은 주어진 구조의 적재능력의 아래한계를 준다.
일단 국부손상구역들에서 억세기들이 결정되면 손상구역과 비손상구역에서의 억세기를 해당 구역들의 면적비를 무게로 결합하여 전체판의 억세기들을 결정한다. 결국 층분리와 모체균렬이 분포된 판을 그것들이 없는 판으로 환산할수 있게 되며 련속판에 대해 얻어진 공식들을 적용할수 있게 된다.
우리는 제기한 억세기모형들에 기초하여 분포된 층분리와 모체균렬들이 있는 다층복합판의 구부림과 좌굴문제를 해석하고 공학해석프로그람 ANSYS 에 의한 모의결과와 비교하여 모형들의 적용성을 평가하였다.
연구결과는 SCI급국제학술잡지 “Composite Structures”에 투고되여 국부억세기모형은 2018년 196호에, 령억세기모형은 2020년 233호에 각각 출판되였다.
연구조는 얻은 성과에 기초하여 모체균렬과 층분리를 가진 복합판의 동적안정성평가방법을 비롯하여 복합재료구조의 세기와 안정성해석에서 나서는 문제들에 대한 연구를 심화시키고있다.
