Evaluation of Structural Performance for Filament Wound Composite Ablative Tubes

Composite ablative tubes required capabilities of ablative and structural characteristics were fabricated through filament winding technique and several experiments were conducted to evaluate the structural performance of composite ablative tubes. For this purpose, manufacturing procedures were briefly described and then resin digestion method was applied to measure the fiber volume fraction and the void content of composite ablative tubes. The configuration of tensile specimen fur composite ablative tubes with not losing the continuity of reinforced fibers was suggested by evaluating mechanical properties of several types of the specimen with different widths. Also, suitable processing variables for composite ablative tubes were determined by evaluating mechanical properties of several types of the specimen with different processing variables. In addition, acoustic emission signals were obtained during the proof test and could be applicable to study the crack initiation and the damage mode of composite ablative tubes. Finally, the structural reliability of composite ablative tubes could be verified to satisfy design requirements through the proof and burst tests.

필라멘트와인딩된 복합재 내열튜브의 구조 성능 평가

본 연구에서는 내열 특성과 구조적인 특성을 갖는 탄소섬유/페놀릭 복합재 내열튜브를 필라멘트와인딩 공법에 의해 제작하고 이들의 구조적인 성능을 평가하였다. 이를 위해 내열튜브의 제작방법을 소개하고 황산용해법을 적용하여 내열튜브에서의 섬유체적비와 기공함유율을 측정하였다. 시편폭을 달리한 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 강화섬유의 연속성을 나타낼 수 있는 시편형상을 제시하였으며 공정변수를 달리한 내열튜브에서 채취된 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 내열튜브의 제작을 위한 적절한 공정조건을 결정하였다. 그리고 보증시험을 통해 수집한 음향신호의 분석을 통해 내열튜브에서의 균열진전과 파손양상을 조사하였다. 마지막으로 내열튜브 자체에 대해 보증시험과 파열시험을 수행함으로써 내열튜브 자체의 구조적인 신뢰성을 확인하였다.