저온하에서 CFRP 적층재의 충격 손상과 잔류 강도 -저/고온하에서 CFRP 적층재의 충격 손상을 중심으로 -

A Study on the Impact Damage and Residual Strength of CFRP Composite Laminates under Low Temperature

본 연구에서는 첨단 재료인 CFRP 적층재가 저온 및 고온 분위기하에서 FOD를 받을 때 적층 부재의 충격 손상 즉, 온도 변화가 층간 박리 손상 및 모재 크랙 발생에 미치는 영향에 관해 관찰하였다. 연구 결과 주변온도가 CFRP 적층재의 충격 손상에 큰 영향을 미쳤으며 적층수가 많을수록 손상 박리 면적은 주변 온도의 변화에 따라 급격히 변화함을 알 수 있었다. 특히, CF/PEEK 적층재는 주변 온도가 낮아질수록 박리 면적은 급격히 증가하나 모재 크랙은 작아졌고 CF/epoxy 적층재는 온도가 낮아질수록 박리 면적, 모재 크랙 모두 커졌다. 즉, 시험편 표면 온도가 낮아지면 단위 충격 에너지당 박리 면적($m^2/J$)이 크게 되어 온도가 저하할수록 임계 박리 에너지가 작게되며, 박리를 생기게 하는 초기 손상 에너지가 작게 되어 박리 발생이 쉽게 됨을 알 수 있었다.

In this paper, the effects of temperature change (low and high temperature) on the impact damages of CFRP laminates was experimentally studied. Composite laminates used for this experiment are CF/epoxy orthotropic laminated plates, which have two-interfaces $[0^{\circ}\;_6/90^{\circ}\;_6]s$ and $[0^{\circ}\;_4/90^{\circ}\;_4]s$. And CF/PEEK orthotropic laminated plates, which have two-interfaces $[0^{\circ}\;_4/90^{\circ}\;_4]s$. And, this study aims experimentally to present the interrelations between the impact energy vs. impact damages (i.e. delamination area and matrix crack) of CFRP laminates (CF/epoxy, CF/PEEK) subjected to FOD(foreign object damage) under low and high temperatures. A steel ball launched by the air gun collides against CFRP laminates to generate impact damages.