A Real-time Evaluation Technique of Fatigue Damage in Adhesively Bonded Composite-Metal Joints

복합재료-금속 접착접합부의 피로손상의 실시간 평가기법

One of the problems for practical use of fiber-reinforced plastics is the performance degradation by fatigue damage in the joints. The study is to develop a nondestructive technique for real-time evaluation of adhesively bonded composite-metal joints. From the prior study we confirmed that the bonding strength can be estimated from the correlation between the qualify of bonded parts and AUP's. We obtained a curve showing the correlation between the degree of fatigue damage and AUP's calculated from signals acquired during fatigue loading of single-lap and double-lap joints of CFRP and Al6061. The curve is an analogy to the one showing stiffness reduction ($E/E_o$) of polymer matrix composites by fatigue damage. From those facts, it is plausible to predict the degree of fatigue damage in real-time. Amplitude and AUP2 appeared to be optimal parameters to provide more reliable results for single-lap joints whereas Amplitude and AUP2 did for double-lap joints. It is recommended to select optimal parameters for different geometries in the application for real structures.

복합재료-금속 접착접합부가 사용 중 반복하중을 받을 때 발생하는 피로손상을 실시간에 평가할 수 있는 기법으로 음향초음파(acousto-ultrasonics; AU)법을 채택하였으며, 피로시험 중의 단일겹치기(single-lap) 및 이중겹치기 (double-lap) 평판형 시험편에서 취득한 신호로부터 계산된 음향초음파변수(acousto-ultrasonic parameters: AUP)와 피로손상도 사이의 상관관계를 나타내는 곡선을 얻을 수 있었다. 곡선은 피로손상에 의한 고분자기지 복합재료의 강성율 저하($E/E_o$)를 나타내는 곡선과 매우 유사하며, 이를 바탕으로 피로손상도의 실시간 예측이 가능하다. 다만 단일겹치기 시험편의 경우에는 Amplitude와 AUP2를, 이중겹치기 시험편의 경우에는 Amplitude와 AUP1을 기준 변수로 채택할 때 보다 일관성 있는 결과를 얻고 있는 점으로부터 실제 구조물에 적용함에 있어서는 각각의 형상에 따른 최적변수를 선택하여 활용해야 할 것으로 사료된다.