산화 알루미늄 분말로 강화된 CFRP 적층 복합재료의 기계적 거동 (Mechanical Behaviors of CFRP Laminate Composites Reinforced with Aluminum Oxide Powder)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 18권 / 6호 / 166 ~ 173페이지
· 저자명 : 권오헌, 윤유성, 류영록

초록

본 연구는 CFRP 프리프레그 사이에 산화알루미늄 분말을 분포시켜 적층재를 성형한 CFRP-alumina복합재료와 산화알루미늄 분말을 분포하지 않고 성형한 CFRP 복합재료에 대하여 층간계면파괴인성의 변화를 평가하는 것이다. 모드 I 파괴인성은 이중외팔보(DCB)시험을 수행하였고, 기계적 특성치는 인장시험을 통해 얻어졌다. DCB시험편의 예비균열은 대칭면에 박판포일을 이용하여 균열비가 약 0.3이 되도록 삽입되었고 실체현미경에 의하여 균열 진전량은 시험 중에 정밀히 측정되었다. 파괴시험은 소형 인장시험기(5kN)를 이용하여 수행되었다. 실험은 먼저 균열이 존재하는 산화알루미늄 계면층의 두께에 대하여 분말입자의 밀도분포도를 관찰하여 실험결과에 영향을 미치는가를 조사하였다. 파괴인성은 DCB시험을 통해 응력확대계수와 에너지해방률로 평가하였다. 또한 균열진전에 대한 손상평가에 대해서 DCB 시험편의 표면에 AE센서를 부착하여 AE진폭을 평가하였다. CFRP 복합재 시험편에서는 불안정 균열이 급작 진전을 하였고, CFRP-alumina복합재료 시험편에서의 균열진전은 안정적으로 나타났다. 이러한 결과로부터 CFRP-alumina 적층은 CFRP복합재료 파괴성능향상에 유용히 적용될 것으로 여겨진다.

영어초록

In this study, a laminated composite material with dispersing aluminum oxide powder between the CFRP laminate plies, and also CFRP composites without aluminium oxide powder were fabricated for Mode Ⅰ experiments using the DCB specimen and a tensile test. The behavior of the crack and the change of the interfacial fracture toughness were evaluated. Also in order to evaluate the damage mechanism for the crack extension, the AE sensor on the surface of the DCB test specimen was attached. AE amplitude was estimated for CFRP-alumina and CFRP composite. And the fracture toughness was evaluated by the stress intensity factor and energy release rate. The results showed that an unstable crack was propagated rapidly in CFRP composite specimen along with the interface, but crack propagation in CFRP-alumina specimen was relatively stable. From results, we show that aluminium oxide powder spreaded uniformly in the interface of the CFRP laminate carried out the role for preventing the sudden crack growth.

참고자료

· 없음