• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권7호
• /
• pp.51-59
• /
• 2004

저속충격에 의한 복합재의 파손 모드를 규명하기 위하여 PVDF 센서를 이용한 신호취득 방법과 측정된 PVDF 센서 신호를 시간-주파수 분석법 (time-frequency analysis)인 국소 퓨 리에 변환 및 웨이블렛 변환을 적용하여 분석할 수 있는 실험적 전차에 대하여 고찰하였다. 고분자 암전센서를 이용하여 저속충격시 발생할 수 있는 여러 충격손상 형태 모재균열, 층간분리, 섬유파단에 의한 응력파 측정 가능성을 고찰하기 위하여 일련의 저속충격 시험을 수행하였다. 충격 시험 후, 저속 충격을 받은 적층판에 대하여 C-scan 과 단면 검사를 통하여 센서 신호, 손상 모드 및 크기에 대한 상관관계를 고찰하였다. 센서신호의 취득과 신호분석을 통하여 저속충격의 발생/진행과정을 알 수 있는 많은 중요한 정보가 PVDF 센서신호에도 내재되어 있음을 알 수 있으며 PVDF 센서 신호를 주의 깊게 분석함으로써 저속 충격에 의한 복합재료의 손상 모드 규명이 가능하며 저속충격 위협에 대한 복합재 구조물의 건전성 모니터링에 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Composites Research
• /
• 제14권2호
• /
• pp.22-32
• /
• 2001

유한한 곡률을 가진 적층복합재 구조의 저속충격손상을 평가하기 위하여 곡률반경이 각각 50, 150, 300, 500 mm인 쉘 형태의 시편을 CFRP로 제작하여 충격실험을 행하고, 충격거동과 충격손상을 평판의 경우와 비교하여 고찰하였다. 실험결과는 비선형 유한요소해석의 결과와 비교하였다. 충격손상의 평가를 위해 충격거동을 측정한 결과 강성과 곡률반경이 쉘의 동적 충격거동에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 충격거동과 충격손상은 밀접한 상호관계가 있으므로 구조의 곡률반경을 독립변수로 선정하여 충격손상을 평가하였다. 곡률반경이 감소하면서 복합재 쉘에는 동일한 충격조건에서 더 큰 최대 접촉력이 발생하였고, 가장 곡률이 심한 곡률반경 50 mm의 쉘에서는 평판의 약 1.5배에 이르는 최대 접촉력을 나타내었다. 따라서 동일한 충격조건 하에서 곡률반경 50 mm의 쉘에서는 평판의 경우보다 약 2.7때정도 더 큰 층간분리가 내부에 발생하였으며, 층간분리의 분포 또한 평판의 경우와는 달리 충격면에 가까운 계면에도 광범위하게 발생하는 경향이 곡륜반경이 감소할수록 더욱 현저하였다. 이는 곡률을 가진 구조가 평판 구조보다 손상저항성이 더 작은 것을 의미하므로 복합재료 설계 시 구조의 기하학적 형상을 반드시 고려하여야 한다.

• Composites Research
• /
• 제20권4호
• /
• pp.42-50
• /
• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• Composites Research
• /
• 제22권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2009

본 논문에서는 면내하중을 받는 복합적층판의 저속충격거동과 손상을 해석하였다. 초기부터 존재하는 면내변형률을 고려하여 판의 변위장을 새롭게 가정하고, 이 가정된 변위장에 따른 적층판의 구조거동에 대한 유한요소방정식을 유도하였으며, 유한요소해석 프로그램을 코딩하였다. 유한요소해석을 수행하여 참고문헌의 수치해석 결과와 비교하였으며, 충격에너지는 동일하나 충격체의 질량과 속도가 다른 조건에 대해서도 해석하여 초기 면내하중의 영향을 분석하였다. 바닥으로부터 첫 번째 층간면에서의 잠재적인 층간분리 파손영역을 추정하여 초기 인내하중 및 충격조건에 따른 크기의 변화를 고찰하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제10권1호
• /
• pp.183-192
• /
• 2011

최근 항공기의 성능향상 및 경량화 등의 필요에 의해 많은 항공기 특히 소형항공기 구조물에 있어 복합재료의 사용이 증가되고 있다. 그러나 복합재료의 복잡한 기계적 거동 특성 및 파손양상 등으로 인하여 그 사용에는 많은 제한이 따르고 있는 실정이다. 복합재에 발생하는 저속충격은 외관상 드러나지는 않기 때문에 복합재 구조물을 설계하는 데 있어 매우 중요하며, 특히 충격 후 충격손상으로 야기되는 층간 분리등은 구조물의 압축강도를 현저하게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 적층복합재 구조물의 저속충격에 의한 손상거동 및 충격 후 잔류압축강도를 수치적으로 예측하였다. 예측 된 충격하중 이력곡선과 충격후의 압축 강도를 시험결과와 비교하였고 잘 일치함을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제19권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2006

적층 복합재료에 가해지는 저속충격에 의한 동적 거동 및 손상의 예측은 복합재 구조물의 설계에 중요한 문제가 되고 있다. 특히 저속충격에 의한 손상을 기술하기 위하여 적층판 내의 면내응력 뿐만 아니라 층간응력이 중요한 역할을 하는데, 기존의 전통적인 접근 방법은 이들을 효과적으로 기술하지 못하는 단점이 있다 본 논문에서는 이러한 동적거동 및 손상을 기술하기 위한 수치해석 모델로서 내부 미시구조를 고려한 직접수치모사(DNS)방법을 이용하여 DNS 모델을 구성하였다. 그리고 이를 저속충격 문제에 적용하여 저속충격에 의한 동적 거동 및 재료내의 층간응력 해석을 미시적으로 접근하였다. 이때 기존의 거시적인 접근 방법에 따른 균질모델의 결과와 비교 해석을 보였다. 한편 복합재료 적층판의 효율적인 저속충격해석을 위하여 DNS 개념을 적용한 멀티스케일 모델을 개발하여 기존의 균질화된 모델에서 보일 수 없었던 충격 부위의 국부적인 동적 거동을 효과적으로 기술하였다.

• Composites Research
• /
• 제35권6호
• /
• pp.469-476
• /
• 2022

본 논문에서는 주기패턴 레이더 흡수 구조(RAS)에 다양한 손상을 모사하기 위한 저속충격시험을 수행하고 파손모드에 따른 전자기파 흡수 성능 특성 변화를 평가하였다. 주기패턴 레이더 흡수 구조는 주기패턴시트(PPS) 및 유리섬유강화플라스틱(GFRP)으로 구성되며 설계 및 제작된 구조는 X-band(8.2-12.4 GHz)에서 효과적으로 전자기파를 흡수하였다. 제작된 레이더 흡수 구조에 다양한 손상을 유도하기 위해 충격에너지에 따른 저속충격시험을 수행하였으며, 육안검사, 비파괴 검사 및 이미지 프로세싱을 이용하여 발생한 손상모드 확인 및 손상영역을 정량화하였다. 충격 전, 후 레이더 흡수 구조의 전자기파 흡수 성능은 자유공간 측정 시스템을 이용하여 평가하였다. 시험결과, 15 J의 낮은 충격에너지로 인해 발생한 크기가 작은 층간분리는 레이더 흡수 구조의 전자기파 흡수성능 변화에 큰 영향을 미치지 않았다. 그러나 충격에너지를 40 J 또는 60 J로 증가시켜 상대적으로 넓은 영역의 섬유파손 또는 관통파손이 발생한 구조에서는 전자기파 흡수 성능이 크게 저하되는 것을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.308-315
• /
• 2009

구조물 손상시 방출되는 고주파 음향방출(AE)신호는 실시간 손상 감지에 유리하므로 지능형 구조물의 구조건전성 모니터 링에 널리 응용되고 있다. 하지만 복합 적층 구조물에서 방출되는 AE신호의 경우에는 복합재 구조의 특성상 전달 경로에 따른 신호의 감쇄정도가 일반 금속 구조물에 비해 상대적으로 크므로 손상 전후 신호진폭의 크기만을 비교하여 손상을 예측하는 방법은 손상 판단에 오류를 야기할 수 있는 여지가 있다. 따라서 복합적층 구조에서의 정확한 충격손상 예측을 위해서는 신호감쇄의 영향을 덜 받는 신호의 분석 방법이 필요하고 손상 전후 신호특성을 정량적으로 구분할 수 여는 인자의 선택이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 경계조건에 따른 신호특성 변화의 영향을 줄이기 위해 충격손상 발생후 선행적으로 전파되는 선행파(leading wave)의 특성변화를 신호처리에 이용하였으며, 웨이블릿 변환을 이용하여 신호를 분해하였다. 최종적으로 복합적층판의 저속충격 시험에서 압전 센서로 취득된 충간분리 신호를 처리하였으며, 분해된 웨이블릿 고주파 세부성분 사이의 점유율 분포를 이용하여 복합적층판의 손상을 판단하기 위한 신호처리 방법을 제시하였다.

• Composites Research
• /
• 제22권6호
• /
• pp.18-22
• /
• 2009

본 논문에서는 복합적층판의 저속충격실험을 통하여 충격력과 충격거동의 관계를 확인하였다. 또한 육안으로 확인하기 어려운 손상역영을 탐지하기 위하여 비파괴검사인 c-scan을 이용하였다. CAI실험을 통하여 저속충격을 받은 복합적층판의 압축강도를 측정하였다. 저속충격실험, 비파괴검사, CAI실험을 통한 복합적층판의 저속충격거동 특성을 확인하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 가상의 확률분포를 나타냈다. 가시화된 통계적 확률분포를 이용하여 주요변수들을 비교 및 분석하였다.

• Composites Research
• /
• 제18권3호
• /
• pp.7-13
• /
• 2005

본 논문에서는 하이브리드 복합재 철도차량차체에 적용되는 복합적층판에 대한 저속충격시험을 수행하였다. 이를 위해 2.4J, 2.7J 및 4.2J의 세 가지 충격에너지 조건에서 세 가지의 다른 적층구조를 갖는 적층판에 대한 저속충격시험을 수행하였다. 시험에 적용된 직조된 카본/에폭시 적층판의 크기는 $100mm\times100mm$ 이다. 충격시험 후 충격하중이력, 흡수된 에너지 및 손상면적 등이 각 충격에너지와 적층순서에 따라 고찰되었다. 손상면적은 육안검사와 C-scan을 이용하여 동시에 검사하였다. 시험결과 흡수된 에너지는 $[fill]_8$, 적층판이 가장 높았고 $[fill_2,/warp_2)_s$ 적층판이 가장 낮았다. 또한 손상면적은 $[fill]_8$, 적층판에서 가장 넓은데 이것은 상대적으로 흡수에너지가 높기 때문이다.