CFRP로 보강한 하이브리드 복합재료의 비파괴검사법을 이용한 피로균열 지연의 연구

A Study on Fatigue Crack Retardation Using NDT Test in a Hybrid Composite Material Reinforced with a CFRP

  • 윤한기 (동의대학교 기계설계학과) ;
  • 박원조 (경상대학교 해양과학대학 선박기계공학과) ;
  • 허정원 (안산공과대학 컴퓨터응용설계과)
  • 발행 : 1999.06.01

초록

Al2024-T3 판재에 카본/에폭시(carbon/epoxy) 라미네이트를 섬유배열 방향 $0^{\circ}$/$90^{\circ}$$\pm$$45^{\circ}$로 2 Plies 보강하여 CPAL(Carbon Patched ALuminum alloy)재를 제작하고, 응력비 R=0.2, 0.5에서 피로균열전파 실험을 실시하였다. X-Ray와 초음파 C-Scan 장비를 이용하여 A/2024-T3 판재의 균열과 CFRP 라미네이트 박리 거동을 조사하여 피로균열 지연 거동과 지연기구(mechanism)를 연구하였다. A/2024-T3 시험편에 비해서 CPAL 시험편은 피로균열전파속도가 현저하게 지연되었으며, 지연 정도는 $0^{\circ}$/$90^{\circ}$ CPAL이 $\pm$$45^{\circ}$ CPAL 시험편보다 크고, 응력비 R=0.2에서 응력비 R=0.5보다 크게 나타났다. CPAL 시험편의 피로균열 지연 효과는 균열후방의 박리 및 비박리 CFRP 라미네이트가 A/2024-T3 판재의 균열열림(COD)을 감소시키는 균열브리징미케니즘(crack bridging medhanism) 때문에 발생함을 확인하였다.

New hybrid composite material CPAL(Carbon Patched ALuminum alloy), an Al2024-T3 plate doubleside reinforced with carbon/epoxy laminates were made. Fatigue crack growth tests were carried out at R=0.2, 0.5 in the CPAL specimens. The retardation mechanism and behavior of fatigue crack growth were examined basing on investigation of the crack and the delamination using a X-Ray and a ultrasonic C-Scan. The fatigue crack growth rates of CPAL specimens were remarkedly retarded compared to that of the Al2024-T3 specimen. The retardations amounts of the fatigue crack growth rates get higher in $0^{\circ}$/$90^{\circ}$ CPAL specimen than in $\pm$$45^{\circ}$ CPAL specimen, and get higher at R=0.2 than at R=0.5. The retardation of fatigue crack growth rates in CPAL specimen was generated by the crack bridging mechanism, that is the behavior that the fibers in CFRP layers decrease the COD in the Al2024-T3 plate.

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참고문헌

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