유리섬유/폴리프로필렌 평직 복합재료의 압축 성형에 따른 뒤틀림 예측

Abstract

복합재료는 우수한 기계적 특성과 경량성으로 인해 다양한 엔지니어링 분야에 적용되고 있다. 최근에는 자동차의 경량화를 위해 유리섬유와 폴리프로필렌(GF/PP)으로 제작한 평직 복합재료로 자동차 배터리 보호 패널 개발을 시도하고 있다. 그러나, GF/PP 압축성형 공정 중 제품에 발생하는 과도한 뒤틀림이 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 압축 성형 공정 후 복합재료의 뒤틀림을 예측하는 모델을 개발하고자 한다. 뒤틀림 예측 시 필요한 면 외 물성치인 탄성계수나 전단계수의 획득은 어렵고, 기존의 기계적 방법은 직조 복합재료의 물성치를 계산하는 데 한계가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 직조 복합재료에 대해 대표체적요소를 적용한 유한요소 해석을 하였고, analytical한 해석보다 우수한 예측을 보였다. 대표체적요소를 통해 추정한 GF/PP 복합재료의 물성치를 바탕으로, 열-기계적 커플링을 통한 뒤틀림 예측 모델을 개발하였다. 해당 모델 이용 시 압축성형 공정 뒤틀림 개선에 이용될 것으로 기대된다.