비파괴검사법을 이용한 복합재료의 파괴인성 평가법 개발

Development of Fracture Toughness Evaluation Method for Composite Materials by Non-Destructive Testing Method

연속섬유강화 복합재료의 경우 보강섬유의 파괴, 모재의 파괴, 섬유와 모재의 분리, 층간파괴 등의 복합적인 파괴현상이 동반되고 특히 균열성장과 균열성장 정지가 균열가교 현상 때문에 반복되므로 안정성장과 불안정성장이 불규칙하게 반복된다. 따라서 주균열 성장의 개시점과 불안정 파괴점에서의 파괴인성치를 정확하게 결정한다는 것은 매우 어려운 것이다. 본 연구에서는 CFRP에 대하여 파괴인성 실험과 병행하여 실시간으로 결함을 검출하는 새로운 방법인 AE분석법 및 비디오 마이크로 스코프를 이용하여 파괴과정을 기록하여 검토, 분석함으로서 손상의 정도와 파괴기구를 규명하였을 뿐만 아니라 주균열 성장의 개시점, 균열가교 역할을 하는 섬유다발의 파단점, 균열의 불안정 파괴 개시점을 찾아 이를 기초로 균열진전 저항곡선에 의한 파괴인성치를 평가하여 신뢰성 있는 파괴인성 측정법을 제시하였다.

Fracture process of continuous fiber reinforced composites is very complex because various fracture mechanisms such as matrix cracking, debonding, delamination and fiber breaking occur simultaneously during crack growth. If fibers cause crack bridging during crack growth, the stable crack growth and unstable crack growth appear repeatedly. Therefore, it is very difficult to exactly determine tile starting point of crack growth and the fracture toughness at the critical crack length in composites. In this research, fracture toughness test for CFRP was accomplished by using acoustic emission(AE) and recording of tile fracture process in real time by video-microscope. The starting point of crack growth, pop-in point and the point of unstable crack growth can be exactly determined. Each fracture mechanism can be classified by analyzing the fracture process through AE and video-microscope. The more reliable method ior the fracture toughness measurement of composite materials was proposed by using the combination of R-curve method, AE and video microscope.