Original Article
  • Residual Deformation Analysis of Composite by 3-D Viscoelastic Model Considering Mold Effect
  • Hong-Jun Lee*, Wie-Dae Kim*†

  • Aircraft Structural Design Lab, Department of Aerospace Engineering, Pusan National University

  • 3-D 점탄성 모델을 이용한 복합재 성형후 잔류변형해석 및 몰드 효과 연구
  • 이홍준* · 김위대*†

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The carbon fiber reinforced plastic manufacturing process has a problem in that a dimensional error occurs due to thermal deformation such as residual stress, spring-in, and warpage. The main causes of thermal deformation are various, including the shape of the product, the chemical shrinkage, thermal expansion of the resin, and the mold effect according to the material and surface condition of the mold. In this study, a viscoelastic model was applied to the plate model to predict the thermal deformation. The effects of chemical shrinkage and thermal expansion of the resin, which are the main causes of thermal deformation, were analyzed, and the analysis technique of the 3-D viscoelastic model with and without mold was also studied. Then, the L-shaped mold effect was analyzed using the verified 3D viscoelastic model analysis technique. The results show that different residual deformation occurs depending on the surface condition even when the same mold is used.

탄소 섬유 강화 복합재료는 오토클레이브 공정 시 발생하는 잔류응력이 발생하고, 스프링 인, 뒤틀림과 같은 열변형으로 인해 치수 결함이 발생한다. 열변형의 주요원인은 제품의 형상, 수지의 화학 수축과 열팽창, 몰드의 재질과 표면 상태에 따른 몰드 효과 등 다양한 요인에 의해 발생한다. 본 연구는 열변형을 예측하기 위해 점탄성 모델 해석 기법을 평판 모델에 적용하여 열변형의 주요 원인인 수지의 화학 수축과 열팽창의 영향을 분석했고, 몰드 유무에 따른 3-D 점탄성 모델의 해석 기법을 검증했다. 검증된 3-D 점탄성 모델의 해석 기법을 이용하여 L-형상의 몰드 효과를 분석한 결과, 동일한 재질의 몰드를 사용했더라도 표면 상태에 따라 잔류 변형이 다르게 나타났다.

Keywords: 점탄성(Viscoelasticity), 몰드 효과(Mold Effect), 잔류 변형(Residual Deformation), 화학 수축(Chemical Shrinkage), 열팽창(Thermal Expansion)

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Correspondence to

  • Wie-Dae Kim
  • Aircraft Structural Design Lab, Department of Aerospace Engineering, Pusan National University

  • E-mail: wdkim@pusan.ac.kr