Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing (비파괴검사학회지)

The Korean Society for Nondestructive Testing (한국비파괴검사학회)
권호 표지

Fatigue Crack Growth Behavior of and Recognition of AE Signals from Composite Patch-Repaired Aluminum Panel

복합재 패치로 보수된 알루미늄 패널의 피로균열 성장거동과 AE신호의 유형인식

  • Kim, Sung-Jin (Department of Mechanical Engineering, Inha University) ;
  • Kwon, Oh-Yang (Department of Mechanical Engineering, Inha University) ;
  • Jang, Yong-Joon (Department of Mechanical Engineering, Inha University)
  • 김성진 (인하대학교 대학원 기계공학과) ;
  • 권오양 (인하대학교 기계공학부) ;
  • 장용준 (인하대학교 대학원 기계공학과)
  • Published : 2007.02.28
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Abstract

The fatigue crack growth behavior of a cracked and patch-repaired Ah2024-T3 panel has been monitored by acoustic emission(AE). The overall crack growth rate was reduced The crack propagation into the adjacent hole was also retarded by introducing the patch repair. AE signals due to crack growth after the patch repair and those due to debonding of the plate-patch interface were discriminated by usiag the principal component analysis. The former showed high center frequency and low amplitude, whereas the latter showed long rise tine, low frequency and high amplitude. This type of AE signal recognition method could be effective for the prediction of fatigue crack growth behavior in the patch-repaired structures with the aid of AE source location.

사용 중인 항공기 구조를 모사하여 리벳구멍 주위에 피로균열이 존재하는 AA2024-T3 박판을 CFRP 복합재 패치로 접합하여 보수한 후 피로균열 성장거동을 음향방출(AE)을 측정하면서 관찰하였다. 패칭의 효과로 균열성장속도의 뚜렷한 감소와 균열이 인접한 리벳 구멍으로 전파되는 시간을 지연시키는 효과가 있음을 확인하였다. 그리고 패칭 후 균열성장에 의해 탐지된 신호와 패치와 알루미늄 사이의 접합계면 분리에 의한 신호의 구별 가능성을 다변량 자료분석 기법인 주성분분석을 통해 알아보았다. 그 결과 균열성장에 따른 AE신호는 계면분리에 따른 AE신호에 비해 중심주파수가 높고 작은 에너지를 가지는 반면, 계면분리 신호는 균열성장 신호에 비해 상승시간이 길고 중심주파수가 상대적으로 낮으며 비교적 큰 에너지를 가진 것으로 나타났다. 따라서 AE신호의 유형인식 방법은 AE 발생원의 위치표정 결과와 결합할 경우 패치 접합으로 보수된 구조에서의 피로균열 성장거동을 예측하는 방법으로 충분히 활용될 수 있다.

Keywords

References

  1. A. A. Baker, 'Introduction and overview,' Ch. 1 in Advances in the Bonded Composite Repair of Metallic Aircraft Structure, Elsevier, Oxford, UK, pp. 1-18, (2002)
  2. 김만원, 박재학, '보강된 판내에 존재하는 균열의 해석 및 보수,' 한국항공우주학회지, 제24권 제6호, pp. 86-97, (1996)
  3. 김위대, '복합재 패취를 이용한 노후 항공기의 중앙균열 보수에 관한 연구', 한국항공우주학회지, 제27권 제8호, pp. 71-78, (1999)
  4. 정기현, 양원호, 조명래, '보강재로 보수된 균열평판의 파괴역학적 해석 (II),' 대한기계학회논문집 A, 제24권 제9호, pp. 2246-2251, (2000)
  5. 강치행, 박근석, '페이스트형 접착제를 이용한 균열 패칭 수리 기법의 설험적 연구', 한국항공우주학회지, 제29권 제4호, pp.116-122, (2001)
  6. J. J. Schubbe and S. Mall, 'Fatigue behavior in thick aluminum panels with a composite repair,' Proc. 39th AIAA SDM Conference, pp. 2434-2443, (1998)
  7. C. Soutis, D-M. Duan and P. Goutas, 'Compressive behaviour of CFRP laminates repaired with adhesively bonded external patches,' Composite Structures, Vol. 45, pp. 289-301, (1999) https://doi.org/10.1016/S0263-8223(99)00033-1
  8. J. L. Rose, K. Rajana and J. N. Barshinger, 'Guided wave for composite patch repair of aging aircraft,' Review of Progress in Quantitative NDE, Vol. 15, pp. 1291-1298, (1996)
  9. N. Rastogi, S. R. Soni and J. J. Denney, 'Analysis of bonded composite patch repaired metallic structures: an overview,' Proc. 39th AIAA SDM Conf., pp. 1578-1588, (1998)
  10. Jung-Chan Kim, Oh-Yang Kwon and Sung-Jin Kim, 'Detection of fatigue damage in aluminum thin plates with rivet holes by acoustic emission,' J. KSNT, Vol. 23, No.3, pp.246-253, (2003)
  11. Jeong-Kon Kim, Oh-Yang Kwon and Yong-Kyu Kang, 'A practical method of acoustic emission source location in anisotropic composite laminates,' J. KSNT, Vol. 23, No.3, pp.237-245, (2003)
  12. Oh-Yang Kwon and Seung-Hwan Lee, 'Acousto-ultrasonic evaluation of adhesively bonded CFRP-aluminum joints,' NDT&E International, Vol. 32, pp. 153-160, (1999) https://doi.org/10.1016/S0963-8695(98)00066-8