일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다.

우리는 생활주변에서 파이프의 사용올 혼히 볼 수 있다. 그 만큼 파이프의 소요량은 우리 생활에서 엄청난 양이라 할 수 있는데 그것이 기폰 재료로는 콘크리트나 철강제품이 대부분올 차지하고 있다. 요즈음 대체 재료로써 복합재료가 여러 산업 분야에서 각광을 받고 있다. 처음 항공분야에서 사용이 시작되어 제품의 우수성 뿐 아니라 그 값이 점차 낮아짐에 따라 여려 분야에서 사용되고 있다. 복합재 료는 내구성， 내열성， 내부식성 둥 다른 어느 재료보다 좋은 성질을 가지고 있으며 특히 중량이 가볍 다 파이프 매설 공사에 있어서 운반비의 비중은 전체 공사비에 약 20-40% 에 달할 만큼 크다. 따라서 복합재료의 선돼은 그 비용을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 내구성， 내열성 동 복합재료의 여러가지 우 수성을 동시에 가질 수 었다. 그리고 재료의 발달이 가속되고 있어 앞으로 유용성은 더욱 커질 것이다. 지하얘설 파이프로써 반경에 비해 두께가 앓은 관인 경우 큰 변형이 발생활 것이다. 따라서 기하학 적 비선형성을 고려하여야 한다. 이를 위해 변형 후의 형상에 대해 평형방정식을 세웠으며 이를 Galerkín’ s method 에 의해 풀었다. 하중 조건은 파이프가 땅속에 묻히게 되므로 수직하중은 매설 깊이에 비례 하며 수평하중은 수평변위에 비례하게 가정하였다. 복합재료로 만들어진 파이프는 충 (layer) 수와 fiber 방향둥에 따라 강성이 틀려지며 또한 흙의 종류와 발생되는 변위에 따라 파이프-흙간의 상호작용이 달라진다. 본 연구에서는 복합재료로 만들어진 파이프가 지하에 매설된 경우 기하학적 비선형성올 고 려한 해석방법올 제시하며 파이프 강성에 미치는 여러 인자에 대해 고찰해 보았다. 결과가 유한요소법 에 의해 검증되었다.

As development of the construction technique, new composite material has been developed and research on structures made of this material is needed recently. In this study, curved composite laminated frame structure with four ply is analyzed using shell elements. There are six angle change cases and maximum vertical displacement with case 2 and 6 which have ±45 degree is smaller than other cases’ displacements.

다양한 형태로 만들어진 복합소재 구조는 저중량, 고강도, 그리고 고강성 등의 장점으로 인하여 공학 분야에서의 적용성이 증대되고 있다. 또한, 고속 충돌 등의 극한 충격에 대한 충격흡수율이 높아 고성능 방재로 유용하다 할 수 있다. 그러나 적층 구조 부재에 개구부 등이 존재하거나 개구부 주위에 층간분리현상이 발생하는 경우 정적 또는 동적거동에 중요한 영향을 미치게 되며 경우에 따라 불안정 상태에 도달할 수 있다. 좌굴과 같은 정적 불안정 해석은 다양한 연구자들에 의해 수행되었으나, 주기 하중을 받는 적층 구조의 동적 불안정에 관한 연구는 아직 미미한 실정이다. 본 연구는 기존 연구의 한계 및 제한을 개선한 동적 안정 또는 불안정 해석을 수행하고자 하였다. 첫째, 다양한 기하학적 형태를 갖는 복합신소재 구조를 해석하였다. 주기함수 형태의 면내 하중을 받는 정사각형판, 각도를 갖는 경사판, 개구부를 갖는 판, 그리고 곡률을 갖는 쉘 등으로 나누어 기하학적 형상 변화에 따른 동적 안정성에 미치는 효과를 분석였다. 두 번째로 층간분리 현상을 고려하였으며, 층간 분리의 정도에 따라 동적 안정성의 변화를 분석한다. 특히 섬유보강각도 변화에 따른 동적 안정 영역의 변화 경향을 추적하도록 하였다. 세 번째로 HSDT를 적용하여 해석의 정확성을 더욱 높이도록 한다. 마지막으로 세 가지 매개변수를 동시에 적용하여 상호영향을 상세 분석하여 동적 거동을 예측하고자 하였다.

복합재료가 신재생 에너지 산업 관련 구조물 및 해양 구조물에서 좀 더 신뢰도 있는 주 하중 부재로 사용되기 위하여 복합재료평판의 확률론적 비선형 초기 파단 하중과 원공과 곡률이 있는 복합재료판의 확률론적 비선형 좌굴 하중이 평가되었다. 주어진 설계 추출점에서의 확정론적 유한요소해석 결과를 바탕으로 반응면기법을 이용하여 한계상태면을 확률변수로 이루어진 2차 다항식으로 근사하였다. 또한, MPFP 근처에서 좀 더 정확하게 한계상태면을 근사하기 위하여 반복적 선형보간법이 적용되었다. 파괴확률을 평가하기 위하여 근사된 한계상태면 상에서 향상된 일계이차모멘트법과 몬테카를로법이 수행되었다. 마지막으로 파단에 영향을 주는 주요한 확률변수를 파악하기 위하여 변환된 확률변수에 대한 신뢰도지수의 감도를 계산하였다.

This study is aimed to examine the minimum required thickness of U-shaped ribs for the laminated composite plates under in-plane uniaxial compression. 3-dimensional finite element models for the U-rib stiffened plates were setup by using ABAQUS and then a series of eigenvalue analyses were conducted. The minimum required thickness was compared by applying the orthotropic plates with the eight layer composite layups of [(0°)4]s, [(0°/90°)2]s and [(-45°/45°)2]s. There is a need to develope a simple design method to determine the minimum required thickness of U-shaped ribs, which should require more much parametric analysis results than a series of data shown in this study. This study will contribute to the future study for establishing the optimum design method of U-rib stiffened plates.

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.