• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.157-165
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• 2003

섬유시트들로 보강된 철근 콘크리트보에서 섬유시트들의 정당한 파단변형률을 평가하기 위해 적층수를 달리한 120개의 섬유시트 인장시험편과 72개의 섬유보강 콘크리트보들에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 철근콘크리트보는 세 종류의 인장철근비를 선택하였다. 인장시험에 의한 섬유시트 파단변형률은 섬유시트 적층수에 관계없이 기술자료에서 주어진 값보다 다소 낮게 나타났으며, 보에 부착된 섬유시트들의 파단변형률은 적층수가 증가할 때 감소하는 경향을 보여주었다. 본 연구에서는 이들 결과를 바탕으로 섬유시트들의 파단변형률을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.74-79
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• 2003

Micromechanical 시험법과 음향방출을 이용하여 산소 플라즈마 처리된 PBO와 Kevlar 섬유강화 에폭시 복합재료의 계면물성과 미세파괴메카니즘을 고찰하여 상호 비교하였다. 산소 플라즈마 처리된 PBO와 Kevlar 섬유강화 에폭시 복합재료의 계면전단강도와 접착일은 극성 작용기의 도입으로 향상 시킬 수 있었다. 임계표면장력과 총 표면자유에너지 중 극성 표면자유에너지는 플라즈마 처리된 Kevlar 섬유에서 가장 컸으며. 미처리된 PBO의 섬유의 경우에서 가장 작았다. Microfibril 파단 형상은 산소 플라즈마 처리된 Keviar 섬유의 경우에서는 명확하게 관찰 되었으며. 미처리와 비교차여 microfibril 파단이 대각선 방향으로 연속적해서 일어나 가장 많은 섬유 파단 신호가 감지되었다 비파괴 음향방출법을 이용하여 얻은 섬유파단 감지 결과는 microdroplet과 두 섬유강화 복합재료 시험법에서 광학현미경을 이용하여 관찰한 미세파단 형상과 상호 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.983-992
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• 2005

섬유에 의하여 보강된 철근콘크리트 보의 파괴모드는 섬유가 파단하여 전단강도에 도달하는 경우와 섬유가 파단하기 이전에 전단강도에 도달하는 경우로 나누어진다. 이와 같이 섬유가 파단강도에 도달하지 않는 경우에 두 파괴모드의 전단강도는 상이하다. 섬유가 파단하지 않고 전단강도에 도달할 경우에 보의 전단강도를 예측하기 위하여 섬유의 파단강도를 사용할 수 없으므로 기존의 제안식에서는 섬유강도저감계수를 사용하여 섬유보강 보의 전단강도를 예측하였다. 그러나 기존 제안식의 대부분은 실험결과에 근거한 회귀분석을 통하여 일정한 상수 값에 의하여 섬유강도저감계수를 평가하였으며, 섬유의 도달강도와 밀접한 관계가 있는 콘크리트의 압축강도를 고려하지 않고 있다. 이 연구에서는 변형률의 적합조건을 이용한 트러스모델에 근거하여 섬유보강 보의 파괴모드의 경계점을 구별하고, 이를 이용하여 섬유보강 보의 전단강도를 예측하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권5호
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• pp.418-428
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• 2003

섬유파단은 복합재료의 기계적물성을 규명하는 가장 중요한 현상 중 하나이며, 섬유파단 위치는 기지재료의 물성과 섬유표면 처리에 따라 광학현미경에 의한 방법뿐만 아니라 음향방출법을 이용하여 확인 및 상호비교 할 수 있다. 두 개의 음향방출 센서를 단일섬유강화 에폭시 복합재료 시편 표면에 부착 시켜 연속적인 섬유파단 신호를 변형률과 측정 시간에 따라 감지하였으며, 계면전단강도는 단일섬유강화 복합재료 시험에서 광학적 방법과 음향방출법을 이용하여 측정하였다. 탄소섬유의 파단 수는 섬유표면을 전기증착으로 처리한 경우가 많았으며, 광학적인 관찰 시에 좀 더 많게 나타났다. 하지만 음향방출법과 광학적 방법에 의한 섬유파단의 위치는 작은 오차범위 내에서 상호 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 음향방출법에 의한 섬유파단 위치표정과 파형분석은 투명, 반투명 및 불투명한 복합재료의 계면물성을 비파괴적으로 측정하기 위한 유용한 방법으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.17-24
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• 2007

본 연구는 순수 Kevlar 직물과 실리카 입자를 포함하는 전단농화유체가 함유된 Kevlar 액체방탄재(STF-Kevlar)에 대한 방탄충격에 의한 파단모드 연구이다. Cal.22 파편탄과 9mm FMJ 볼탄에 의한 방탄시험에 의하여 이 두 재료는 거시적 측면에서 다른 파단모드를 보여주었다. 순수 Kevlar 직물에서는 얀의 뽑힘(Pull-out)이, 그리고 STF-Kevlar 액체방탄재에서는 얀의 파단이 충격에너지를 흡수하는 주 기구로 나타났다. 전자주사현미경에 의한 미시적 관찰에서 Kevlar 섬유 표면의 벗겨짐, 섬유가 여러 가닥으로 갈라지는 스프리트, 그리고 섬유의 절단, 이 세가지 파단 모드가 손상 정도의 차이는 있지만 공통적으로 두 재료에서 관찰되었다. STF-Kevlar에서, 얀 섬유의 파단은 첫째는 실리카 입자로 덮여있는 얀-얀, 직물-직물 사이의 마찰력과, 둘째는 충격시 전단농화 현상의 발생으로 얀의 이동이 강력하게 억제되기 때문인 것으로 보인다.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.31-42
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• 1999

항공우주산업에서 무게를 증가시키지 않고 비행구조물의 구조적 성능을 증가시키는 것은 굉장한 잇점을 갖는다. 본 연구에서는 복합재료 평판의 무게를 증가시키지 않고 좌굴하중과 인장 파단하중을 동시에 증가시키는 혁신적인 설계 방법에 대해서 연구하였다. 원공이 있는 복합재료 적층판에서 곡선 섬유층과 직선 섬유층을 조합하여 적층판을 구성할 때 좌굴하중과 인장파단 하중이 동시에 증가되는 현상에 대하여 유한요소 해석을 사용하여 알아보았다. 원공의 크기와 적층 순서를 달리하면서 곡선섬유를 이용한 효과가 얼마나 되는지 알아보았다. 또한, 각각의 경우에 대해서 파단이 어떻게 일어나는가도 관찰하였다. 곡선섬유 평판을 제작하기 위해서는 연속적이고 부드럽게 변하는 fiber path가 필요하다. 여기서는 유한요소로 구한 섬유 방향을 사용하여 제작이 가능한 부드럽게 이어지는 fiber path를 구하는 간단한 방안을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.68-73
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• 2003

Fragmentation 시험법과 전기저항 측정을 통하여 탄소 및 SiC 섬유강화 에폭시 복합재료의 계면물성과 섬유파단에 대한 전기적 감지능을 연구하였다. 섬유 함침 각이 증가함에 따라서 계면전단강도는 감소하였고, 섬유파단에 의한 전기저항도 값이 무한대로 증가하는 시간은 길어졌다. 높은 함침 각에서 전기저항도의 초기 기울기는 급격히 증가한 반면. 낮은 각에서는 점차적으로 증가하였다. 또한 낮은 함침각의 두 섬유 모두에서 stress whitening pattern을 뚜렷하게 관찰할 수 있었지만, 높은 함침 각에서는 그렇지 못했다. 섬유 함침 각이 감소함에 따라서 섬유 파단 간격과 debonding된 길이는 두 섬유 모두에서 증가하였다. 본 연구에서 사용한 electro-micromechanical 시험법은 전도성 섬유강화 복합재료의 섬유 함침 각에 따른 계면 감지능 측정을 위해서 비파괴적 평가방법으로 실행 가능하였다.

• Composites Research
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• 제13권4호
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• pp.54-66
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• 2000

탄소섬유/에폭시 복합재료의 계면 및 미세파괴 물성을 인장 fragmentation과 압축 Broutman 두 시험법과 음향방출 시험을 이용하여 평가하였다. Maleic anhydride polymeric coupling agent와 amino-silane를 각각 전기증착법 및 dipping을 통하여 섬유표면에 적용하였다. 두 coupling agents를 사용한 섬유와 기지간의 계면전단강도는 인장 및 압축 두 시험에서 모두 미처리와 비교하여 큰 증가를 나타내었다. 인장시험 동안에, 원추모양의 섬유파단과 기지의 cracking 그리고 부분적인 interlayer failure로 이루어진 전형적인 미세파괴 형태가 발생하였다. 이에 비하여, 압축시험에서는 부러진 섬유의 끝에서 대각선 방향이 슬립거동이 관찰되었다. 주어진 두 힘의 하중상태에서 섬유의 파단은 항복점 전후 부근에서 일어났다. 음향방출분포는 인장에서 섬유표면 처리와 미처리의 두 조건에서 미세파괴 신호가 잘 분리되었으며, 한편, 압축에서는 signal이 다소 중복되어 나타났다. 이는 탄소섬유의 인장력/압축력 간의 파괴에너지 차이에 기인한다고 고려된다. 탄소와 basalt 섬유복합재료의 섬유파단 waveform의 최대 voltage는 압축보다 인장시험에서 상당히 크게 나타났으며, 이들은 음향방출시험으로 파괴에너지 차이를 명확히 비교 및 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권7호
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• pp.1730-1737
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• 1994

Theoretical equations for an influence of fiber breaks on the frictional heating phenomenon in a uniaxially fiber-reinforced ceramic matrix composite are formulated. The microslip and gross slip phases are considered for deriving the equations. During a complete loading/unloading cycle, the work done against friction is derived. In order to estimate interfacial shear in a unidirectionally reinforced ceramic matrix composite which has fiber fractures as well as matrix cracks, parametric studies using the derived equations are done. In a case of less than 10% fiber fractures, additional frictional work due to fiber breaks can be neglected compared to the rest.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.667-675
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• 2004

본 논문은 CFRP 격자 보강재로 보강한 콘크리트 슬래브의 파괴형태와 보강설계기준에 대한 연구이다. 실험 연구에서 채택한 시험변수로는 CFRP 격자 보강재의 양, 보강 모르타르의 깊이, 앵커핀의 유무, 압축부 보강 등이다. 연구에 의하면 CFRP 격자 섬유 보강량에 따라 파괴형태가 다르게 나타났는데 낮은 보강수준에서는 FRP 격자의 인장 파단파괴를 보였고 보통의 보강정도에서는 격자층 계면전단파괴가 발생하였다. 높은 보강량을 가진 슬래브에서는 사인장전단파괴 형태를 나타냈다. 보강 효과는 FRP 격자 보강재의 양이 증가할수록 증대하였으나 취성 전단파괴에 의해 연성은 감소되었다. 따라서 FRP 격자 보강량을 제한함으로써 갑자기 하중 지지력을 상실하는 전단파괴를 피할 수 있다. 파괴형태 중 CFRP 파단파괴가 바람직한데 그 이유는 섬유파단 후에도 극한상태에서 보강 전 슬래브의 하중지지력과 연성을 가지고 있기 때문이다. 마지막으로 본 논문은 CFRP 격자섬유보강설계기준과 과정을 제시하고 있다.