Virginia Tech 연구원들은 복잡한 컷아웃이 있는 피부 스트링거 합성물의 보다 효율적인 모델링을 위해 IGA를 개발했습니다.

더 가볍고 환경 친화적인 항공기를 만들기 위해 통합 구조가 사용되고 있습니다. 이러한 고급 다층 복합 재료는 중량 대비 강도가 높기 때문에 항공우주 및 조선 산업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

그러나 극초음속 우주선에 사용하는 경우 이러한 구조는 차량 표면과 대기 간의 마찰로 인한 공기 역학적 가열로 인해 단기간에 상당한 온도 상승을 경험합니다. 이러한 현상은 재진입 및 발사 과정에서 더욱 두드러집니다. 이러한 이유로 이러한 구조의 설계 및 해석에서는 열 효과를 고려하는 것이 중요합니다.

적층 복합 재료에 대한 요구 사항의 증가로 인해 과다한 엔지니어링 응용 분야에서 임의의 모양의 컷아웃이 있는 플레이트의 사용은 불가피합니다. 그러나 하중에 대한 구조물의 응답은 이러한 컷아웃의 존재로 인해 상당한 영향을 받을 수 있습니다. 컷아웃이 있는 적층 복합 재료의 연구는 복잡한 문제이므로 수치 방법이 광범위하게 사용됩니다. 이제 Virginia Polytechnic Institute와 State University(Virginia Tech, Blacksburg, Va., U.S.)의 연구원들은 다양한 모양과 크기의 컷아웃이 있는 곡선형으로 강화된 합성 패널을 모델링하기 위해 최근에 발전된 등기하학적 분석(IGA)을 결합했습니다.

버지니아 공대의 Unitized Structures Group의 박사 과정 학생이었던 Dr. Balakrishnan Devarajan에 따르면, “IGA는 향상된 정확도와 효율성을 제공하며 각 메쉬 미세화 수준에서 보강재의 정확한 형상을 나타냅니다. 또한 보강재와 합성 플레이트가 연결되는 영역 근처에서 미세 조정의 유연성을 높일 수 있습니다.”

Devarajan 박사와 그의 협력자인 Dr. Rakesh Kapania가 완료한 개발은 보간 함수 행렬을 사용하여 보강재의 제어점과 플레이트 사이의 변위 연속성을 달성하는 새로운 방법을 소개합니다. 곡선 보강재는 세 개의 제어점에 의해 정확하게 생성되었습니다(그림 1). 연구원들은 복잡한 컷아웃 형상을 만들기 위해 여러 패치를 사용했으며 여러 패치에서 고차 연속성을 유지하는 인터페이스 조건을 적용하는 방법론도 공식화했습니다. 개발된 방법은 보강재 노드가 플레이트의 노드와 일치해야 할 필요성을 없애줍니다.

표준 유한 요소 방법과의 분석 및 비교는 IGA를 사용한 더 높은 수렴, 정확도 및 효율성을 보여줍니다. 이 작업은 곧 GitHub에서 오픈 소스 코드로 사용할 수 있습니다. 연구는 복합 구조에 게재되었습니다. 기사:"등기하학적 분석을 사용한 컷아웃이 있는 곡선으로 강화된 적층 복합재 플레이트의 열 좌굴".