The effective properties of composites are strongly governed by the microstructural factors such as fiber and matrix properties, fiber volume fraction, and fiber arrangement. In this study, multi-scale homogenization is applied to unidirectional composites to predict effective properties using analytical models and RVE-based finite element analysis, and the predictive accuracy of each method is compared. Pearson correlation analysis is conducted to evaluate the sensitivity of constituent properties on the composite response, and local stress distributions are examined to identify the characteristics and limitations of each model. These findings provide a basis for selecting appropriate property prediction methods in composite structural design.

복합재료의 유효 물성은 섬유 및 기지 물성, 섬유 체적분율, 섬유 배열 등 미시 구조적 요인에 크게 좌우된다. 본 연구에서는 단일방향 복합재료를 대상으로 멀티스케일 균질화 기법을 적용하여, 이론적 모델과 RVE 기반 유한요소해석을 통해 유효 물성을 예측하고 소재 및 섬유 체적분율 변화에 따른 예측 정확도를 비교하였다. 또한, Monte Carlo Simulation 기반 피어슨 상관분석을 통해 구성요소의 물성과 복합재료 유효 물성 간의 민감도를 평가하고, 국소 응력 분포를 분석하여 모델별 특징과 한계를 도출하였다. 이를 통해 구조 설계 단계에서 적절한 물성 예측 기법을 선택하고 적용 한계를 판단하기 위한 근거를 제시하였다.

Keywords: 단일방향 복합재료(Unidirectional Composites), 멀티스케일 균질화(Multi-scale Homogenization), 대표체적요소(Representative Volume Element), 주기 경계조건(Periodic Boundary Condition)