Effect of Filled Hole on Strength Behavior of CFRP Composites at Cold Temperature Dry and Elevated Temperature Wet

저온건조($-55^{\circ}C$) 및 고온다습 조건($108.3^{\circ}C$)의 기계적 체결 홀이 탄소섬유강화 복합재의 강도 특성에 미치는 영향 연구

The effect of open and filled holes on the strength behavior of carbon fiber reinforced polymeric (CFRP) composites was investigated. The strength was measured at room temperature dry, cold temperature dry, $-55^{\circ}C$, and elevated temperature wet, $108.3^{\circ}C$ on several different laminate configurations. Based on the experimental data presented, it is shown that the filled hole tensile strength is larger than that of open hole by reducing damage around the hole due to the constraint imposed by the fastener. The tensile strength at cold temperature dry, $-55^{\circ}C$ is increased with the brittleness by the thermal expansion coefficient of fiber and matrix. The compressive strength at elevated temperature wet, $108.3^{\circ}C$ is decreased by the cause of interfacial deterioration between fiber and matrix with moisture absorption.

본 연구에서는 노치 홀과 기계적 체결 홀이 탄소섬유강화 복합재의 강도특성에 미치는 영향에 대하여 연구를 수행하였다. 강도는 상온건조, 저온건조($-55^{\circ}C$)와 고온다습 조건($108.3^{\circ}C$)에서 측정하였으며, 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 기계적 체결 홀에서 인장강도의 증가는 볼트에 의해서 가해진 구속으로 홀 주위의 손상을 억제함으로써, 강도를 증가시킨 것으로 분석된다. 저온($-55^{\circ}C$)에서 인장강도의 증가는 섬유와 모재의 열팽창계수 거동의 특성에 따른 취성 증가의 요인이며, 고온다습 조건($108.3^{\circ}C$)에서 압축강도 감소는 침투만 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성이 저하한 것으로 사료된다.