Gasket의 점탄성 거동과 볼트 체결력 이완을 고려한 탄소섬유강화 복합재료의 베어링 파손 특성 연구

Abstract

대형 유선형 구조물인 잠수함이나 항공기의 볼트 체결부에서는 제작공차에서 발생하는 소음과 진동 감소, 밀폐 및 누수 방지를 위해 Gasket이 적용되는 반면, 이로 인해 체결이후 시간 경과에 따라 볼트 풀림이 발생하여 Gasket의 점탄성 거동과 시간 의존적 볼트 체결력 변화 연구가 필요하다. 또한 외부 하중에 노출 되었을 때 볼트 체결부의 신뢰도 확보를 위해서는 체결 과정에서 발생한 Gasket의 점탄성 거동과 볼트 체결력 이완을 고려하여 체결부의 주요 파손모드로 권고되는 베어링 파손에 대해 초기 손상이후 손상 진전에 따른 복합재료의 파손 특성에 대한 연구가 수행되어야 한다. 본 논문에서는 Gasket이 포함된 탄소섬유강화 복합재료 볼트 체결부에서 베어링 파손 특성을 규명하기 위해 Gasket의 점탄성 거동과 볼트 체결력 이완을 예측하여 베어링 파손 시험/해석 기법으로 분석하였다. Gasket의 점탄성 거동은 Burgers 모델을 통해 모사하였고, 크리프 시험을 통해 도출된 재료상 수를 기반으로 볼트 체결력 이완을 예측하였다. 탄소섬유강화 복합재료의 베어링 파손 해석은 Hashin의 파손방정식 및 재료물성저하기법을 기반으로 타당성을 검증하였다. 또한, 미시구조분석을 통해 층간균열진전양상 및 파손 특성을 비교 분석 하였다.