Abstract
Compared to metal, CFRP has excellent mechanical characteristics in terms of intensity, hardness, and heat resistance as well as its light weight that it is used widely in various fields. Therefore, this material has been used recently in the aerospace field. On the other hand, the material has shortcomings in terms of its extreme vulnerability to damage occurring internally from an external impact. This study examined the intensity up to its destruction from repeated use with the internal impact of a CFRP laminated plate that had also been exposed to external impact obtain design data for the external plate of aircraft used in the aerospace field. For the experimental method, regarding the quasi-isotopic type CFRP specimen and orthotropic CFRP specimen that are produced with a different layer structure, steel spheres with a diameter of 5 mm were collided to observe the resulting impact damage. Through a 3-point flexural fatigue experiment, the progress of internal layer separation and impact damage was observed. Measurements of the flexural fatigue strength after the flexural fatigue experiment until internal damage occurs and the surface impacted by the steel spheres revealed the quasi-isotopic layer structure to have a higher intensity for both cases.
CFRP는 금속에 비해 가벼우면서 강도 및 강성과 내열성 등 기계적 특성이 매우 뛰어나 다양한 분야에서 사용되어지고 있으며 최근 우주항공 분야에 까지 사용되어지고 있지만 외부 충격하중으로 인하여 내부에 발생되는 손상에 대해서는 매우 취약한 단점을 보이고 있다. 본 연구는 외부 충격을 받은 CFRP 적층판의 내부 충격손상에 대해 반복적인 사용에 따른 파괴에 이르기까지의 강도를 고찰함으로써 우주항공 분야에 사용되는 항공기 외판의 설계를 위한 설계 데이터를 확보하기 위한 실험적 연구이다. 실험 빙법으로는 적층구성을 달라하여 제작된 의사등방형 CFRP 시험편과 직교이방성 CFRP 시험편에 대해 직경 5mm의 강구를 충돌시킴으로써 발생하는 충격손상을 관찰한 후 3점 굽힘피로실힘을 통하여 내부 층간분리 및 충격손상의 진전을 관찰하였다. 시험편 내부의 파괴가 발생하기 까지 굽힘피로실험에 따른 굽힘피로강도를 고찰한 결과 강구에 의해 충격을 받은 면이 인장을 받는 경우와 충격을 받는 경우 모두 의사등방성 적층구성의 강도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
