Abstract
In this research, damage behavior of singly oriented ply (SOP) fiber metal laminate (FML) subjected to concentrated load was studied. The static indentation tests were conducted to study fiber orientation effect on damage behavior of FML. During the static indentation tests, acoustic emission technique (AE) was adopted to study damage characteristics of FML. AE signals were obtained by using AE sensor with 150kHz resonance frequency and the signals were compared with indentation curves of FML. The damage process of SOP FML was divided by three parts, i.e., crack initiation, crack propagation, and penetration. The AE characteristics during crack initiation show that the micro crack is initiated at lower ply of the plate, then propagate along the thickness of the plate with creating tiber debonding. The crack grow along the fiber direction with occurring 60∼80dB AE signal. During the penetration, the fiber breakage was observed. As fiber orientation increases, talc fiber breakage occurs more frequently. The AE signal behaviors support these results. Cumulative AE counts could well predict crack initiation and crack propagation and AE amplitude were useful for the prediction of damage failure mode.
집중하중을 받는 일방향 보강(singly oriented ply, SOP) 섬유 금속 적층판(fiber metal laminate, FML)의 손상 거동을 음향 방출법(acoustic emission, AE)을 이용하여 연구하였다. 섬유 방향의 영향을 연구하기 위하여 다양한 섬유 방향을 가지는 SOP FML을 제작하였으며, UTM을 이용하여 압입 하중을 가하였다. 압입 시험 시 발생하는 AE신호는 150kH의 공진 주파수를 가지는 AE센서를 이용하여 측정하였으며, 여기에서 발생된 신호를 하중-변위 선도와 비교하였다. SOP FML의 손상 과정은 균열 개시, 균열 전파, 관통에 따라 3구간으로 나누어 겼다. 균열 개시전까지의 AE 신호의 특성으로 보아 미소 균열이 시편의 하부에서 발생하고 이 균열이 시편의 두께 방향으로 전파되어 섬유 분리를 발생시키는 것으로 생각된다. 발생된 균열은 섬유 방향을 따라 성장하였으며, 이 때 60~80dB의 AE신호들이 발생되었다. 관통이 발생할 때는 80~100dB의 고진폭의 AE신호가 나타나 섬유의 파괴가 발생함을 보였으며, 섬유의 방향이 증가할수록 섬유의 파괴가 많이 발생되었다 누적 AE count선도는 FML의 압입 특성을 잘 나타내어 FML의 특성 변호 예측에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
