본 연구에서는 복합재와 금속재 코어로 구성된 로어암 구조물에서 발생하는 구조적 거동과 및 피로 거동을 전산해석을 통하여 예측하였다. 로어암 구조물의 기하학적 형상을 정의한 후 4-절점 고체 요소를 이용하여 모델링하였으며, 시험평가 기준에 의하여 로어암 구조물에 정적 하중과 피로 하중을 가하였다. 전산해석은 상용 유한요소해석프로그램 ABAQUS와 점진적 파손해석을 수행할 수 있는 Helius-PFA를 연계하여 수행하였다. 로어암 구조물의 외측과 내측에 정적하중을 가하여 전산해석을 수행하고 해석 결과를 시험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 검증하였으며, 또한 로어암 구조물에서 발생하는 구조적인 거동을 전산해석을 통하여 적절하게 예측할 수 있음을 보였다. 동일한 해석 모델을 사용하여 반복하중이 가해지는 로어암 구조물에서 발생하는 피로 거동을 예측하였으며, 피로 수명 내에서 발생하는 응력의 분포, 파손 상태 및 피로 수명을 예측하였다.

In this study, the static and fatigue failure behavior of composite lower arm structure was studied numerically. The lower arm configuration was generated according to the experimental specimen which was then converted to finite element model using 4-node solid elements. The analyses were performed using Helius-PFA, a progressive composite failure analysis module running on Abaqus. First, two static load cases were analyzed and the results were compared to those by tests for model verification. Then the numerical results were examined in terms of static failure behavior. Finally, the fatigue behavior was numerically studied under cyclic load condition and the progressive variation of stress distribution and the failure status were examined from which the fatigue life of the composite lower arm structure was predicted.