• 제목/요약/키워드: Critical Strain Energy Release Rate

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의사등방성 복합재 적층판의 피로손상 (Fatigue Damage of Quasi-Isotropic Composite Laminates)

  • 김인권
    • Composites Research
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    • 제12권4호
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    • pp.8-16
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    • 1999
  • 본 연구는 인장하중의 방향변화에 따른 의사 등방성 복합재 적층판의 피로손상거동의 변화에 대하여 알아보았다. [0/-60/+60]$_s$ 적층판과 [+30/-30/90]$_s$ 적층판의 저 싸이클 피로시험을 행하였고, 재료계는 AS4/Epoxy와 AS4/PEEK를 사용하였다. [+30/-30/90]$_s$ 적층판의 피로손상은 [0/-60/+60]$_s$ 적층판에 비하여 아주 달랐다. AS4/Epoxy와 AS4/PEEK [+30/-30/90]$_s$ 적층판에 발생한 층간분리의 위치가 모재의 종류에 따라 다르게 나타났다. 층간분리 진전시 측정된 변형률을 사용하여 임계 변형률 에너지 해방률을 계산하였다. 실험결과를 모드별 변형률 에너지 해방률의 제안된 계산법으로 얻어진 해석 결과와 비교한 결과, 잘 일치되었다.

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계장화 샤르피충격시험기를 이용한 고무보강 폴리머재료의 파괴인자 결정에 관한연구 (A Study on the Determination of Fracture Parameters for Rubber Toughened Polymeric Materials Using on Instrumented Charpy Impact Test)

  • 박명균;최영식;박세만;양진승
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제26권8호
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    • pp.1520-1526
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    • 2002
  • The Charpy and Izod impact tests are the most prevalent techniques used to characterize the effects of high impulse loads on ploymeric materials. An analysis method for rubber toughened PVC is suggested to evaluate critical dynamic strain energy release rates(G$\_$c/) from the Charpy impact energy measurements. An instrumented Charpy impact tester was used to extract ancillary information concerning fracture parameters in addition to total fracture energies and maximum critical loads. The dynamic stress intensity factor Kid was computed for varying amounts of rubber contents from the obtained maximum critical loads and also toughening effects were investigated as well.

유리섬유 부직포가 삽입된 풍력 블레이드 인발 성형 스파캡 소재의 파괴인성 특성 평가 (Evaluation of Fracture Toughness Characteristics of Pultruded CFRP Spar-Cap Materials with Non-woven Glass Fabric for Wind Blade)

  • 김영철;주근수;박지상;이우경;강민규;김지훈
    • 풍력에너지저널
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    • 제14권3호
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    • pp.83-90
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    • 2023
  • The purpose of this study is to evaluate the inter-laminar fracture toughness characteristics of CFRP pultrusion spar cap materials reinforced with non-woven glass fabric. Test specimens were fabricated by the infusion technique. A non-woven glass fabric and artificial defects were embedded on the middle surface between two pultruded CFRP panels. Double cantilever beam (DCB) and End Notched Flexure (ENF) tests were performed according to ASTM standards. Fracture toughness and crack propagation characteristics were evaluated with load-displacement curves and delamination resistance curves (R-Curve). The fracture toughness results were calculated by compliance calibration (CC) method. The initiation and propagation values of Mode-I critical strain energy release rate value GIc were 1.357 kJ/m2 and 1.397 kJ/m2, respectively, and Mode-II critical strain energy release rate values GIIc were 4.053 kJ/m2 for non-precracked test and 4.547 kJ/m2 for precracked test. It was found that the fracture toughness properties of the CFRP pultrusion spar-cap are influenced by the interface between the layers of CFRP and glass fiber non-woven.

On geometry dependent R-curve from size effect law for concrete-like quasibrittle materials

  • Zhao, Yan-Hua;Chang, Jian-Mei;Gao, Hong-Bo
    • Computers and Concrete
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    • 제15권4호
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    • pp.673-686
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    • 2015
  • R-curve based on the size effect law previously developed for geometrically similar specimens (geometry type III) is extended to geometries with variable depth (geometry type I) as well as with variable notch (geometry type II), where the R-curve is defined as the envelope of the family of critical strain energy release rates from specimens of different sizes. The results show that the extended R-curve for type I tends to be the same for different specimen configurations, while it is greatly dependent on specimen geometry in terms of the initial crack length. Furthermore, the predicted load-deflection responses from the suggested R-curve are found to agree well with the testing results on concrete and rock materials. Besides, maximum loads for type II specimen are predicted well from the extended R-curve.

콘크리트의 불안정 균열성장에 관한 연구 (A Study on the Unstable Crack Growth of Concrete)

  • 고영주;배주성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.29-36
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    • 1991
  • 본 연구에서는 ASTM E561-80에서 제안한 방법과는 달리, 반복하중시 측정된 각각의 compliance를 상호비교인자로 활용하여 증가 균열길이를 간접적으로 구하고, 이 값들을 균혈성장 동안에 흡수된 비탄성 에너지를 고려한 변형에너지 해방율개념에 적용하여 구한 저항곡선의 해석으로부터 콘크리트의 불안정 균열성장 개시점을 구하였으며, 또한 굵은골재 최대수치와 시편의 두께변화가 임계파괴인성치에 미치는 영향 등을 고찰하였다.

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해양구조물용 알미늄 합금의 SCC에 의한 파괴연구 (The Fracture Study of SCC of Al - Alloy for Marine Structures)

  • 김귀식
    • 수산해양기술연구
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    • 제19권1호
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    • pp.79-84
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    • 1983
  • 분극전위변화에 따른 고역 내식성 알미늄합금(5083)의 SCC 거동을 연구 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 5083 알미늄합금의 K 하(IC)은 134.81~148.38kg/mm 상(3/2)이며, 전위변화에 따라 K 하(Ii)은 75.92~145.78kg/mm 하(3/2)이다. 2. K 하(I)-V의 거동은 양분극시 Region I 과 II가 나타나고, K 하(Ii)/K 하(IC)의 비가 작을수록 crack성장속도도 빠르게 나타난다. 3. 분극전위 -987mV SCE에서 crack성장속도가 가장 지연되므로 122mV SCE을 음분극하면 SCC 방지효과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 4. 입계의 $\beta$상의 석출은 분극전위가 클수록 크게 나타난다.

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Influence of MWCNTs on Fracture Toughness of MWCNTs/Nickel-Pitch Fiber/Epoxy Composites

  • Yim, Yoon-Ji;Park, Soo-Jin
    • Composites Research
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    • 제28권6호
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    • pp.361-365
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    • 2015
  • The influence of MWCNTs on fracture toughness properties of MWCNTs/Nickel-Pitch Fibers/epoxy composites (MWCNTs/Ni-PFs/epoxy) was investigated according to MWCNTs content. Nickel-Pitch-based carbon fibers (Ni-PFs) were prepared by electroless nickel-plating. The surface properties of Ni-PFs were determined by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectrometry (XPS). The fracture toughness of MWCNTs/Ni-PFs/epoxy was assessed by critical stress intensity factor ($K_{IC}$) and critical strain energy release rate ($G_{IC}$). From the results, it was found that the fracture toughness properties of MWCNTs/Ni-PFs/epoxy were enhanced with increasing MWCNTs content, whereas the value decreased above 5 wt.%. MWCNTs content. This was probably considered that the MWCNTs entangled with each other in epoxy due to an excess of MWCNTs.

Studies on Cure Behaviors, Dielectric Characteristics and Mechanical Properties of DGEBA/Poly(ethylene terephthalate) Blends

  • Park, Soo-Jin
    • Macromolecular Research
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    • 제17권8호
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    • pp.585-590
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    • 2009
  • The cure behaviors, dielectric characteristics and fracture toughness of diglycidylether of bisphenol-A (DGEBA)/poly(ethylene terephthalate) (PET) blend system were investigated. The degree of conversion for the DGEBA/PET blend system was measured using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The cure kinetics were investigated by measuring the cure activation energies ($E_a$) with dynamic differential scanning calorimetry (DSC). The dielectric characteristic was examined by dielectric analysis (DEA). The mechanical properties were investigated by measuring the critical stress intensity factor ($K_{IC}$), critical strain energy release rate ($G_{IC}$), and impact strength test. As a result, DGEBAIPET was successfully blended. The Ea of the blend system was increased with increasing PET content to a maximum at 10 phr PET. The dielectric constant was decreased with increasing PET content. The mechanical properties of the blend system were also superior to those of the neat DGEBA. These results were attributed to the increased cross-linking density of the blend system, resulting from the interaction between the epoxy group of DGEBA and the carboxyl group of PET.

제올라이트/DGEBA 복합재료의 경화 동력학과 기계적 계면특성 (Cure Kinetics and Mechanical Interfacial Characteristics of Zeolite/DGEBA Composites)

  • 박수진;김영미;신재섭
    • 대한화학회지
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    • 제47권5호
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    • pp.472-478
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    • 2003
  • 본 연구에서는 표면처리된 제올라이트에 따른 제올라이트/DGEBA의 경화 동력학과 기계적 계면특성을 고찰하였다. 경화제는 4, 4''-diamino diphenyl methane(DDM)을 사용하였으며, 제올라이트는(PZ) 15와 35 wt% KOH (15-BZ 그리고 35-BZ)로 표면처리하여 XPS와 XRD로 분석하였다. 경화 동력학은 DSC로 분석하였으며, 시편의 기계적 계면특성은 임계응력 세기인자(critical stress intensity factor, $K_{IC}$)와 임계변형에너지 방출속도(critical strain energy release rate, GIC)를 통하여 알아보았다. XPS와 XRD의 결과로부터, KOH로 표면처리된 제올라이트는 나트륨 (Na)이 칼륨(K)으로 이온교환되었으며, 표면처리로 인한 Al-O의 결합세기의 약화로 $Si_{2p}/Al{2p}$의 값이 증가하였다. 동적 DSC와 기계적 계면특성 결과로부터, 제올라이트/DGEBA 중에서 15-BZ의 경화 활성화에너지($E_a$)는 감소하였으며, $K_{IC}$$G_{IC}$는 증가하였다. 이러한 결과들은 제올라이트의 표면처리에 의해 산성도가 증가하였으며, 이렇게 증가된 산성도가 제올라이트와 에폭시 사이의 경화반응에 영향을 준 것으로 관찰된다.

산-염기 표면반응이 탄화규소/PMMA 나노복합재료의 열적·기계적 계면특성에 미치는 영향 (Roles of Acid-Base Surface Interaction on Thermal and Mechanical Interfacial Behaviors of SiC/PMMA Nanocomposites)

  • 박수진;오진석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제43권5호
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    • pp.632-636
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    • 2005
  • 본 실험은 화학적 표면처리된 탄화규소(SiC)가 PMMA 나노복합재료의 열안정성 및 기계적 계면특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 표면처리된 SiC의 표면특성은 산 염기도, 접촉각 측정 그리고 FT-IR을 사용하여 알아보았으며, SiC/PMMA 나노복합재료의 열안정성은 열중량 분석을 통하여 알아보았다. 또한, 기계적 계면물성은 임계응력 세기인자(critical stress intensity factor, $K_{IC}$)와 임계 변형에너지 방출속도(critical strain energy release rate, $G_{IC}$) 측정을 통해 고찰하였다. 실험결과, 산성 용액으로 표면처리한 SiC(A-SiC)의 표면 산도가 염기성(B-SiC) 또는 표면처리 하지 않은 SiC(V-SiC)보다 높았으며, 접촉각 측정 결과, 산성 용액으로 표면처리는 극성요소의 증가에 기인하는 A-SiC의 표면자유에너지를 증가시켰다. $K_{IC}$$G_{IC}$같은 기계적 계면성질은 A-SiC가 향상되었는데, 이러한 결과는 충전재와 고분자 사슬간의 산 염기 상호작용에 의한 계면결합력의 향상에 의한 것으로 판단된다.