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부경대학교
CFRP의 복합재료의 충격파괴 거동에
관한 연구

지도교수
고 성 위
최영근, 성민재, 송승근, 전성민, 우덕균
부경대학교
본
연
구
시험편 준비 가공
1) SPAN 길이 변화
2) 온도 변화
Impact test
GI C
파면해석
결
론
부경대학교
실 험 방 법


실 험 재 료 : CFRP
온도변화
60˚C
Heating Coil
& Fan
ambient
-15˚C
-50˚C
액체질소
부경대학교
시험편 형상
SPAN
노치가공
20
10
t
a
톱 가 공
40
30
10
t
a
면도날
가공
50
40
10
t
a
60
노치길이 변화(0.7-2.25mm)
부경대학교
U (J)
온도변화 (SPAN 20mm)
1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
ambient
60¡É
-15¡É
-50¡É
3
4
5
BW
6
(mm 2 )
7
8
9
부경대학교
온도변화 (SPAN 30mm)
2.6
ambient
60¡É
-15¡É
-50¡É
2.4
2.2
2.0
1.8
U (J)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
4
6
8
BW
10
(mm 2 )
12
14
부경대학교
온도변화 (SPAN 40mm)
0.66
ambient
60µµ
-15µµ
-50µµ
0.64
0.62
U (J)
0.60
0.58
0.56
0.54
0.52
0.50
0.48
6
8
10
BW
12
(mm 2 )
14
16
18
부경대학교
스팬변화 (60˚C )
20mm
30mm
40mm
1.2
U (J)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
3
4
5
6
7
8
9
10
BW
11
12
(mm 2 )
13
14
15
16
17
18
19
부경대학교
스팬변화 (ambient)
20mm
30mm
40mm
1.2
U (J)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
3
4
5
6
7
8
9
10
BW
11
12
(mm 2 )
13
14
15
16
17
18
19
부경대학교
스팬변화 (-15˚C )
20mm
30mm
40mm
1.2
U (J)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
3
4
5
6
7
8
9
10
BW
11
12
(mm 2 )
13
14
15
16
17
18
19
부경대학교
스팬변화 (-50˚C )
20mm
30mm
40mm
1.2
U (J)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
3
4
5
6
7
8
9
10
BW
11
12
(mm 2 )
13
14
15
16
17
18
19
부경대학교
임계파괴 에너지 G IC
0.06
SPAN 20 mm
SPAN 30 mm
SPAN 40 mm
0.05
GIC
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
-50˚ C
-15 ˚ C
ambient
60 ˚ C
부경대학교
결
론
장섬유 CF/epoxy 복합재료를 사용하여 –50 C 에서 실온사이의
˚
범위에서 스팬길이를 변화시켜 충격시험으로 얻어진 임계파괴
에너지의 거동을 고찰한 결과는 다음과 같다.
1) CF/epoxy 복합재료의 온도변화에 따른 임계 파괴에너지 GI C 는
동일한 스팬길이에서는 실온의 경우가 가장 높고 60 C, -15 C
˚
˚
그리고 –50 C의 순으로 낮게 나타났다
˚
2) CF/epoxy 복합재료의 스팬길이의 변화에 따른 임계 파괴에너지
G I C 는 동일한 온도조건 하에서는 스팬길이가 20mm인 경우가
가장 높게 나타났으나 스팬길이는 40mm인 경우가 최적의 조건인
것으로 나타났다.
부경대학교
파면해석
(A)
Span20mm
노치 끝부분
부경대학교
파면해석
(B)
Span20mm
중간 부분
부경대학교
파면해석
(C)
Span20mm
끝 부분
부경대학교
파면해석
Span 20mm 60˚C
(A)
Span20mm ambient
(B)
부경대학교
파면해석
Span20mm -15˚C
(C)
Span20mm -50˚C
(D)
부경대학교
파면해석
스팬길이가 20mm인 복합재료의 실온에서의 파단면을
파단부위에 따라 나타낸 것으로
(a)는 노치의 끝부분, (b)는 중앙부위 그리고
(c)는 파단 끝부분을 나타내고 있다.
그림에서 알 수 있듯이 노치의 끝부분과 파단 끝부분은
섬유의 파손이 많고 수지의 변형이 많음을 보이며
이러한 경향은 스팬길이가 30 그리고 40mm인 경우에도
유사한 경향을 보였다.
부경대학교
파면해석
파 면 해 석
실험재료
CF/Epoxy
프리프레그(Prepre
g)
시험편 형상