본 연구는 Abaqus/Explicit을 이용한 GFRP 볼트의 체결 거동을 해석적으로 평가하고, 마찰계수(0.15, 0.175, 0.20)와 제 조공법(Pultrusion, Filament Winding)이 손상 개시에 미치는 영향을 분석하였다. 손상 개시는 Hashin 파손 지수 중 하나라도 1 이상이 되는 시점으로 정의하였다. Pultrusion 볼트는 모든 조건에서 수지의 인장으로 손상이 개시되었고, 마찰계수가 증가할수록 개시 시간은 감소하였다(0.8369초, 0.6564초, 0.4998초). Filament Winding 볼트는 손상 개시 시간이 마찰계수에 상대적으로 둔감 (0.5143–0.6026초)한 반면, 인장 관련 지수는 마찰계수 증가에 따라 상승하여 0.175에서 최대를 보였다. 마찰계수 0.15에서는 두 공법 모두 수지의 인장으로 손상이 개시되며 Filament Winding이 Pultrusion보다 더 이르게 개시하였다. 0.175에서는 Filament Winding의 손상이 다소 빠르게 개시하였으나 섬유-인장 지수가 1에 도달하였을 때, 수지-인장, 수지-압축에 대한 지수가 1에 근접하 는 양상이 나타났다. 0.20에서는 두 공법 모두 수지의 인장으로 손상이 개시되며 Pultrusion이 소폭 더 빨랐다. 응력–시간 그래프에서 Pultrusion은 횡방향 인장 상승과 면내 전단의 결합에 좌우되고, Filament Winding은 전단 지배 거동이며 마찰계수에 따라 손상 거동이 전환될 수 있음을 보여준다. 이러한 결과는 마찰 관리와 나사산의 구조가 GFRP 체결부 신뢰성의 핵심 설계 변수임을 시사하며, 예정된 실 규모 체결력 실험으로 시뮬레이션을 검증⋅보정할 계획이다.

Herein, the clamping behavior of GFRP bolts was investigated using Abaqus/Explicit, focusing on the influence of friction coefficients (0.15, 0.175, and 0.20) and manufacturing routes (pultrusion and filament winding) on damage initiation. Damage initiation is the point wherein any Hashin failure index is greater than or equal to 1. For pultruded bolts, damage is initiated via matrix tension and the onset time decreases monotonically with increasing friction coefficients (0.8369, 0.6564, and 0.4998 s). For filament-wound bolts, the onset time is relatively insensitive to friction coefficients (0.5143–0.6026 s); however, tensile-related indices increase with friction coefficient and reach their maximum value at 0.175. At a friction coefficient of 0.15, both manufacturing routes initiate damage via matrix tension; filament winding initiates damage earlier than pultrusion. At 0.175, filament winding initiates damage slightly earlier but exhibits the most critical condition: fiber tension reaches one and matrix tension and matrix compression nearly reach their critical limits, indicating multimode activation. At 0.20, both manufacturing routes initiate damage via matrix tension; however, pultrusion is marginally faster in damage initiation. Stress–time histories show that pultrusion is governed by increasing transverse tension accompanied by in-plane shear, whereas filament winding is shear-dominated and can switch its governing failure mode depending on the friction coefficient. These findings reveal that friction management and thread architecture/manufacturing route are the primary levers for reliable GFRP fastening. These simulations will be validated and calibrated via planned torque–tension tests.

ABSTRACT
1. 서 론
2. 수치해석 개요
    2.1 볼트 수치해석의 방법론
    2.2 GFRP 볼트 3차원 모델링
    2.3 해석 모델 경계조건 정의
    2.4 FRP 복합재료의 손상 평가 방법론
    2.5 해석 변수 설정
3. 수치해석 결과 및 분석
    3.1 최적 Mesh 추정
    3.2 해석 결과: Case P
    3.3 해석 결과: Case FW
    3.4 상호 분석 및 제언
4. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록

• 최석원(국립강릉원주대학교 토목공학과 석사과정) | Choi Seok-Won (Graduate Student, Department of Civil Engineering, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea)
• 배영준(국립강릉원주대학교 토목공학과 박사과정) | Bae Young-Jun (Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea)
• 정우영(국립강릉원주대학교 스마트인프라공학부 교수) | Jung Wooyoung (Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea) Corresponding author