• 제목/요약/키워드: Mode I Interlaminar Fracture Toughness

검색결과 31건 처리시간 0.022초

탄소섬유/에폭시 복합재료의 Mode I 층간파괴거동에 미치는 섬유배향각의 영향에 관한 연구 (A Study on the Influence of Fiber Orientation on the Mode I Interlaminar Fracture Behavior of Carbon/Epoxy Composite materials)

  • 이택순;최영근
    • 대한기계학회논문집
    • /
    • 제19권2호
    • /
    • pp.391-401
    • /
    • 1995
  • Several tests of the Double Cantilever Beam(DCB) were carried out for influence of the fiber orientation on the Mode I of the interlaminar fracture behavior in the Carbon/Epoxy composites. The interlaminar fracture toughness of Mode I was estimated based on the energy release rate of Mode I, $G_{I}$. The fracture toughness at crack initiation, $G_{IC}$, increases from type A to type E. The fracture toughness, $G_{IR}$ , is almost constant macroscopically for type A and type E when crack propagates. $G_{IR}$ for types B, C, D increases rapidly at the beginning of the crack growth then it decreases gradually. The fracture surface observation by SEM was also obtained the same results. Consequently the influence of the fiber orientation on the Mode I Interlaminar fracture behavior was made clear.ear.

변형률 에너지 해방률에 기반한 Carbon/Epoxy 직교적층판의 모드 I 층간 및 층내 파괴 특성 분석 (The Characteristics for Mode I Interlaminar and Intralaminar Fractures of Cross-Ply Carbon/Epoxy Composite Laminates Based on Energy Release Rate)

  • 강민송;전민혁;김인걸;우경식
    • Composites Research
    • /
    • 제32권1호
    • /
    • pp.6-12
    • /
    • 2019
  • 본 논문에서는 Cross-ply 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 모드 I 층간분리 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Cross-ply 시편에 대한 Double-Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였다. Cross-ply DCB 시편의 경우 층간 및 층내 파괴를 포함한 복합적인 균열 성장과 기하학적 대변형에 의한 비선형성을 수반하였다. 따라서 변형률 에너지 해방률과 유한요소해석을 기반으로 비선형성을 수반한 DCB 시험에서도 적용되는 모드 I 층간 파괴인성 평가방법을 제안하고 기존의 선형이론으로 구한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 Cross-ply DCB 시편의 모드 I 층간 파괴인성과 모드 I 층내 파괴인성을 분류하였고 모드 I 층내 파괴인성이 더욱 낮음을 확인하였다.

부직포가 복합적층판의 층간파괴인성에 미치는 효과 (Effect of non-woven tissues on interlaminar fracture toughness of composite laminate)

  • 김영배;정성균;강진식;김태형
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
    • /
    • pp.110-114
    • /
    • 2000
  • The Interlaminar fracture behavior of hybrid composite with non-woven carbon tissue was investigated under Mode I (DCB) and Mode II (ENF) loading condition. Hybrid composites were manufactured by means of inserting a non-woven tissue between prepreg layers. Two kinds of specimens were prepared from [0]$_{24}$ and [$0_{12}/0_{12}$]. Where, the symbol "/" means that a non-woven carbon tissue was located at 0/0 mid-plane of the specimen. The interlaminar fracture toughness of hybrid composites was compared with that of CFRP. The fracture surfaces of the specimens were observed using optical microscope and SEM, and the failure mechanism was discussed. The hybrid laminates, which are made by inserting non-woven carbon tissue between layers, were shown to be effective to remarkably improve Mode II fracture toughness.toughness.

  • PDF

종류가 다른 부직포가 삽입된 하이브리드 복합재료의 모드 II 층간파괴인성 (Mode II Interlaminar Fracture Toughness of Hybrid Composites Inserted with Different Types of Non-woven Tissues)

  • 정종설;정성균
    • Composites Research
    • /
    • 제26권2호
    • /
    • pp.141-145
    • /
    • 2013
  • 본 연구에서는 CFRP 적층판에 다양한 종류의 부직포를 삽입하여 모드 II 층간파괴인성을 평가하고, 파단면의 SEM 분석을 통해 층간파괴인성의 증가 원인을 파악하였다. 모드 II 층간파괴인성값($J/m^2$)은 ENF실험에 의하여 얻어졌으며, 부직포를 삽입하지 않은 시편과 3종류의 부직포(8 $g/m^2$의 탄소부직포, 10 $g/m^2$의 유리부직포, 8 $g/m^2$의 폴리에스테르부직포)가 각각 삽입된 시험편들이 준비되었다. 각 시험편들에 대한 모드 II 층간파괴인성값은 부직포를 삽입하지 않은 시편을 기준으로 탄소부직포를 삽입한 시편은 197.7% 증가하였고, 유리부직포를 삽입한 시편은 약 135.4% 증가하였으며, 폴리에스테르부직포를 삽입한 시편은 약 158.7% 증가하였다. 부직포 삽입에 의한 모드 II 층간파괴인성값의 증가 원인은 SEM 분석에 의한 결과 단섬유의 섬유가교(Fiber bridging), 섬유파단(Fiber breakage), 헥클(Hackle) 등의 발생에 기인된 것으로 확인되었다.

모드 I 하중하에서 곡률이 있는 복합재 적층판의 점진적 층간파손 예측 (Prediction of Progressive Interlaminar Fracture in Curved Composite Laminates Under Mode I Loading)

  • 강승구;신광복;이현수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
    • /
    • pp.930-932
    • /
    • 2017
  • 본 논문은 모드 I 하중하에서 곡률이 있는 복합재 적층판의 점진적 층간파손 예측에 대해 서술하였다. 곡률을 갖는 복합재 적층판의 층간파손 예측은 ABAQUS V6.13의 응집영역모델을 사용하여 수행하였다. 응집영역모델의 입력값인 층간파괴인성치는 모드 I, 모드 II, 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성 시험을 통해 도출하였다. 곡률을 갖는 복합재 적층판의 점진적 층간파손 거동은, 시험과 수치해석결과가 잘 일치하는 것을 확인하였다.

  • PDF

틸팅열차 차체용 탄소섬유직물/에폭시 복합재의 모우드 I 층간파괴인성 평가 (Evaluation of Mode I Interlaminar Fracture Toughness for Carbon Fabric/Expocy Composite for Tilting Train Carbody)

  • 허광수;김정석;윤성호
    • 한국철도학회논문집
    • /
    • 제8권6호
    • /
    • pp.573-580
    • /
    • 2005
  • Model I interlaminar fracture behaviors of the carbon/epoxy composite, one of the candidate composites for a tilting train carbody, were investigate by the use of DCB(Double cantilever beam) specimens. These specimens were made of CF3327 plain woven fabric with epoxy resin, and an artificial starter delamination was fabricated by inserting Teflon film with the thickness of $12.5{\mu}m$ of $25.0{\mu}m$ at the one end of the specimen. Mode I interlaminar fracture toughness was evaluated for the specimens with the different thickness of an inserter. Also delamination propagating behaviors and interlaminar fracture surface were examined through an ooptical travelling scope and a scanning electron microscope. We found that abruptly unstable crack propagation called as stick-slip phenomena was observed. In addition, interlaminar fracture behaviors were affected on the location and the morphology of a crack tip as well as an interface region.

FEM에 의한 부직포 삽입 예각 적층판의 전단특성 해석 (Analysis of Shear Characteristics of Angle-Ply Laminates with Non-woven Tissue by FEM)

  • 이승환;정성균
    • 한국결정학회지
    • /
    • 제13권2호
    • /
    • pp.69-72
    • /
    • 2002
  • 본 연구에서는 적층판 자유단 근처에서의 층간응력 문제를 해석하였다. 탄소섬유 복합적층판 [+40/-40]s과 탄소 부직포가 삽입된 적층판 [+40//-40]s 이 인장하중을 받고 있는 경우에 대하여 해석한다. 부호 “//”는 층간에 부직포가 위치함을 의미한다. 부직포를 삽입함으로서 모우드 Ⅱ의 층간파괴인성치는 크게 증가하지만 모우드 I의 값은 크게 변하지 않음이 보고되어 있다./sup 3)/ 복합재료 구조물에 있어서 모우드 Ⅲ 층간파괴인성치가 중요하지만 그 값을 실험적으로 평가하기는 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 부직포 효과 특히, 적층판 자유단 근처에서의 모우드 Ⅲ층간파괴 특성을 이해하기 위하여 유한요소 해석을 통해 전단응력을 분석하고자 한다.

CFRP 복합재료의 혼합모드 I/II 층간파괴인성치에 관한 연구 (A Study on Mixed Mode I/II Interlaminar Fracture Toughness of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composites)

  • 김형진;박명일;김재동;고성위
    • 동력기계공학회지
    • /
    • 제4권3호
    • /
    • pp.48-54
    • /
    • 2000
  • This paper describes the effect of molding pressure, specimen geometries for Mixed Mode I/II interlaminar fracture toughness of carbon fiber reinforced plastic composites by using asymmetrical double cantilever beam(ADCB) specimen. The value of $G_{I/IIC}$ as a function of various molding pressure is almost same at 307, 431, 585 kPa. However it shows the highest value under 307 kPa molding pressure. The effect of $G_{I/IIC}$ due to the change of initial crack length of ADCB specimen was almost negligible in this study. It turns out that the condition for mix mode quasi-static crack growth in ADCB specimen is the ratio of the crack length to that of the specimen, i.e., ${\alpha}/L<0.4$.

  • PDF

FOAM CORE SANDWICH 구조재의 Mode I 층간분리 파괴인성의 해석에 관한 연구 (A Study on Analysis of Mode I interlaminar Fracture Toughness of Foam Core Sandwich Structures)

  • 손세원;권동안;홍성희
    • 한국정밀공학회지
    • /
    • 제17권9호
    • /
    • pp.81-86
    • /
    • 2000
  • This paper was carried out to investigate the characteristics of interlaminar fracture toughness of foam core sandwich structures under opening loading mode by using the double cantilever beam (DCB) specimens in Carbon/Epoxy and foam core composites. instead of using symmetric geometry of DCB specimen non-symmetric DCB specimen was used to calculate the interlaminar fracture toughness. Three approaches for calculating the energy release rate({{{{ {G }_{IC } }}}}) were compared. Fracture toughness of foam core sandwich structures by autoclave vacuum bagging and hotpress were compared and analyzed. Experiment nonlinear beam bending FEM method were performed. Suggested bonding surface compensation and equivalent area inertia moment was used to calculate the energy release rate in nonlinear analytical results. The conclusions among experimental nonlinear analytical and FEM results was observed. The vacuum bagging method was shown to be able to substitute method in stead of autoclave without serious loss of Mode I energy release rate({{{{ {G }_{IC }}}}}) to be able to substitute method in stead of autoclave without serious loss of Mode I energy release rate({{{{ {G }_{IC }}}}}).

  • PDF

층간파괴인성치에 대한 섬유방향의 영향에 관한 연구 (A Study on the Effect of Fiber Orientation on the Interlaminar Fracture Toughness)

  • 이정규;엄윤성;김형진;고성위
    • 한국해양공학회지
    • /
    • 제9권2호
    • /
    • pp.89-97
    • /
    • 1995
  • The investigate the effect of fiber orientation on the interlaminar fracture toughness of carbon fiber reinforced plastics three prepregs which are domestic products are used in this paper. Those are used for the unidirectional composites, but only one is used for the cross-ply laminate composites which is molded $[0/90]_{6s},\;[0/45]_{6s},\;and\;[0/45/90]_{4s}$. The specimens used for the mode I and mode II Tests are DCB and ENF samples are examined by scanning electron microscope(SEM). The value of $G_{IC}$ is almost same when modified three calculating methods are applied. The highest value of $G_{IC}$at crack initiation is obtained at the $[0/90]_{6s}$ interlaminar and the lowest one is at the $[0/45/90]_{4s}$ interlaminar. The highest value of $G_{IIC}$ at crack initiation, however, is obtained at the $[0/90]_{6s}$ interlaminar and the lowest one is at the $[0/45]_{6s}$. The photographs of SEM show a difference behaviour between mode I and mode II fracture surface.

  • PDF