첨단 복합재 제조를 위한 보 빔 벤딩 기초

ATL/AFP 복합재 부품의 소재와 공정 파라미터를 선택하기 전에 그 강도를 지배하는 물리를 이해하는 것이 필수적입니다. 이 섹션은 견고한 복합재 설계의 기초가 되는 세 가지 핵심 개념을 개요합니다.

보 빔 벤딩 기초

ATL/AFP 구성요소는 드물게 100% 탄소 섬유입니다. 비용 효율적 설계는 가장 많이 하중을 받는 섹션만 보강합니다. 대부분의 복합재는 샌드위치처럼 제작됩니다: 탄소섬유 외부 셸과 추가 섬유 비용 없이 두께를 제공하는 경량 코어.

셸 두께나 코어 밀도가 부품 강도를 이끄는지 평가할 때 보 빔 벤딩 이론이 답을 줍니다. 이 이론은 보가 휘어질 때 외부 표면이 가장 높은 응력을 받는다고 설명하므로, 이 극단에만 소재를 추가하면 중량을 최소화하면서 강도를 극대화합니다.

양끝이 지지되고 중앙에 하중이 걸린 단순 보(다리 같은)를 고려해 보세요. 지지점과 하중이 삼각형을 형성하고 힘이 그 변을 따라 퍼집니다: 경사 부재는 압축되고 수평 부재는 인장을 경험합니다. 보 두께가 증가하면 삼각형 각도가 가팔라져 하중 경로가 지지점에 가까워지고 수평 인장력이 감소합니다. 결과적으로 더 두꺼운 보가 더 얇은 보보다 휨에 훨씬 더 강하게 저항합니다.

보 빔 벤딩 이론은 또한 중성축(응력이 없는 평면) 위아래의 보 표면에서 최대 응력이 발생함을 강조합니다. 중성축 아래 소재는 인장, 위는 압축 상태입니다. 각 섬유 층이 가닥처럼 행동하는 ATL/AFP에서 인장 하중은 압축 하중보다 최적화하기 쉽습니다.

이 원리는 원형 튜브, 박스 빔, I빔, T빔 같은 구조 단면이 흔한 이유를 설명합니다. 각 형상은 가장 높은 응력이 발생하는 곳에만 소재를 배치하여 중량 절감하면서 강도를 유지합니다. 예를 들어 원형 튜브는 인장을 위한 대향 표면이 있어 모든 방향의 힘에 저항합니다. I빔은 양쪽 방향 하중을 처리하고, T빔은 단일 방향 하중에서 가장 효율적입니다.

• 더 두꺼운 보가 본질적으로 더 얇은 보보다 강합니다.
• 벤딩에서 보의 표면이 가장 높은 하중을 경험합니다.

이 기초 지식을 무장하면 설계자는 보 빔 벤딩 이론을 항공기 날개, 선박 마스트, 자동차 섀시 같은 중요 부품에 적용하여 복합재의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있습니다.

Addcomposites 소개

Addcomposites는 자동화된 섬유 배치(AFP) 시스템을 제공합니다. AFP 시스템은 월 단위 임대로 열경화성, 열가소성, 드라이파이버 배치, 또는 3D 프린터와 결합하여 작업할 수 있습니다.