열하중을 받는 복합재료 적층판의 손상에 대한 열-음향방출해석

Analysis of Thermo-Acoustic Emission from Damage in Composite Laminates under Thermal Cyclic Loading

열-음향방출(thermo-AE) 기법을 이용하여 두께 3mm, $[+45_6/-45_6]_s$ 복합재료 적층판의 열응력 유기 손상에 대한 비파괴평가의 유효성을 연구하였다. 반복적인 열부하 사이클에 의해서 thermo-AE 사상수가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타나서 열부하에 따른 카이저효과가 관찰되었다. 열부하사이클중의 thermo-AE거동을 분석하여 복합재료의 응력자유온도를 결정할 수 있었다. 초음파 C스캔, 광학현미경, 주사형 전자현미경을 통해 섬유파단과 모재파손이 관찰되었으며, 이들 파손 인자는 thermo-AE 신호의 단시간 퓨리에 변환처리에 의해 생성된 3종류의 서로 다른 시간-주파수 특성과 대응하였나 이 특성을 이용하여 복합재료의 냉각열처리 및 반복 열부하사이클시의 손상발생과정 및 내부 마찰거동 내역을 추적할 수 있었다.

An investigation on nondestructive evaluation of thermal stress-nduced damage in the composite laminates (3mm in thickness and $[+45_6/-45_6]_s$ lay-up angles) has been performed using the thermo-acoustic emission technique. Reduction of thermo-AE events due to repetitive thermal load cycles showed a Kaiser effect. An analysis of the thermo-AE behavior determined the stress free temperature of composite laminates. Fiber fracture and matrix cracks were observed using the optical microscopy, scanning electron microscopy and ultrasonic C-sean. Short-Time Fourier Transform of thermo-AE signals offered the time-frequency characteristics which might classily the thermo-AE as three different types to estimate the damage processes of the composites.