향상된 에너지 흡수를 위한 대나무 구조를 갖춘 3D 직조 형태의 복합재료: 설계, 제조 및 성능 분석

초록 3D 직조 형태의 튜블러 복합재료(3D‐WTC)는 경량 및 고강도 특성으로 인해 다양한 에너지 흡수 구성 요소에 널리 사용됩니다. 3D‐WTC의 에너지 흡수 능력을 향상시키기 위해 본 연구에서는 대나무 튜브 구조의 기계적 분석을 수행하고 '단일 튜브 + 이중 리브' 및 '이중 튜브 + 이중 리브' 형태의 동심원 중첩 생체 모방 구조를 제안하였습니다. 대나무 구조를 갖춘 3D 직조 튜블러 복합재료(3DWTC‐Bamboo)는 진공 보조 수지 전이 성형(VARTM) 공정을 사용하여 제작되었습니다. 에너지 흡수 능력과 3DWTC‐Bamboo의 파괴 모드를 공개하고 논의하기 위해 범용 시험 기계를 사용하여 축 압축 시험을 실시하였습니다. 결과는 '이중 튜브 + 이중 리브' 동심원 중첩 생체 모방 구조를 갖춘 3DWTC‐Bamboo가 뛰어난 성능을 보였으며, 최대 하중이 28.93KN, 특정 에너지 흡수는 7.74 J·g −1임을 보여주었습니다. 파괴 모드는 '리브 접힘 + 튜브 벽 버클링'의 혼합형이었습니다. 마지막으로, 3DWTC‐Bamboo 압축 중 응력 분포의 유한 요소 분석이 ABAQUS를 사용하여 수행되어 실험 결과를 검증하였습니다. 요약하자면, 이 연구는 3D‐WTC의 구조 혁신에 대한 참고 자료를 제공하며, 에너지 흡수 분야에서의 응용을 더욱 확장합니다. 하이라이트 '단일 튜브 + 이중 리브' 및 '이중 튜브 + 이중 리브' 구조 제안. 지역 강도/강성을 향상시키기 위한 '리브' 구조 도입. 시험 결과는 3DWTC‐Bamboo가 에너지 흡수에서 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다. '리브'는 튜브 구조의 지역 강도/강성을 증가시킬 수 있습니다.