표제지
목차
Abstract 12
1. 서론 15
1.1. 연구 배경 15
1.2. 선행 관련 연구 18
1.3. 연구 목적 19
2. 기본 내용 21
2.1. 복합재료에 대한 기본사항 21
2.1.1. 복합재료 개요 21
2.1.2. 복합재료 종류 23
2.1.3. 하이브리드 복합재료 27
2.1.4. 적층복합재료의 파괴양상 29
2.2. 파괴역학 이론 32
2.2.1. 파괴역학의 접근법 32
2.2.2. 에너지해방률(Energy release rate, G) 37
2.2.3. DCB 시험편의 모드Ⅰ 층간파괴인성 평가 39
2.3. RVE 모델 및 Multi-scale 해석의 개요 42
2.4. 음향방출법의 개요 및 측정방법 45
2.4.1. 음향방출법의 정의 및 특징 45
2.4.2. AE 신호의 종류 46
2.4.3. AE 신호의 측정방법 및 변수 47
3. 시험편 및 시험방법 53
3.1. 시험재료 53
3.2. 시험편 54
3.2.1. 기계적 특성 측정을 위한 인장시험편 54
3.2.2. 3점 굽힘시험편 54
3.2.3. DCB 시험편 58
3.2.4. 해수열화 및 손상 시험편 60
3.3. 시험방법 62
3.3.1. 인장시험 62
3.3.2. 3점 굽힘시험편에 의한 굽힘시험 62
3.3.3. DCB 시험편에 대한 모드 Ⅰ 파괴시험 62
3.3.4. 해수열화 및 손상 시험편에 대한 굽힘시험 63
3.4. 멀티스케일 해석모델 65
3.5. AE 특성 평가방법 68
4. 결과 및 고찰 70
4.1. 인장시험을 통한 기계적 특성 평가 70
4.2. 3점 굽힘시험 특성 평가 72
4.3. 수치해석 80
4.3.1. RVE 해석결과 80
4.3.2. 수치해석에 의한 3점 굽힘 해석결과 83
4.4. 수분흡수율의 영향 85
4.5. DCB 시험편의 모드Ⅰ 층간파괴인성 평가 87
4.6. 해수열화 및 손상 시험편에 대한 3점 굽힘시험 및 AE 특성 평가 95
4.6.1. 해수열화 및 손상 시험편에 대한 3점 굽힘시험 결과 95
4.6.2. 해수열화 및 손상 시험편에 대한 AE 시험결과 100
4.7. 해수흡수율의 영향 104
5. 결론 106
인용부호 109
참고문헌 111
Table 1. Merit and demerit of acoustic emission method. 46
Table 2. Physical and mechanical properties of materials. 53
Table 3. Specifications of the test specimen. 56
Table 4. Specifications of the test specimen. 61
Table 5. Material properties in analysis model. 65
Table 6. AE parameter setup. 68
Table 7. Mechanical properties of the tensile specimen. 70
Table 8. Homogeneous material properties of RVE. 82
Fig. 1. Configuration of typical composite materials. 22
Fig. 2. Texture of plain woven CFRP laminate composite. 26
Fig. 3. Type of hybrid composite. 28
Fig. 4. The types of fracture mechanisms in composites. 30
Fig. 5. Stresses near the tip of a crack in an elastic material. 34
Fig. 6. The three fracture modes of loading that applied to a crack body. 35
Fig. 7. The crack in an infinite plate under a remote tensile stress. 38
Fig. 8. Schematic of the multi-scale analysis. 43
Fig. 9. Basic principle of the acoustic emission method. 48
Fig. 10. Parameter analysis from acoustic emission signal. 50
Fig. 11. Configuration of tensile specimen. 55
Fig. 12. 3 point flexural specimen configuration. 57
Fig. 13. Configuration of DCB specimen. 59
Fig. 14. A geometry of SWH specimen with AE sensor under the flexural test. 61
Fig. 15. The photos and schematics experimental apparatus. 64
Fig. 16. Schematic of RVE. 67
Fig. 17. Schematic of 3 point bending analysis. 67
Fig. 18. A photos of a AE experimental apparatus. 69
Fig. 19. The variations of the stress and strain under the tensile test. 71
Fig. 20. The high temperature effect for the stress-strain curve under flexural test. 73
Fig. 21. The micrograph pattern of the crack extension with an interlaminar delamination. 74
Fig. 22. The micrograph pattern of the crack extension with an interlaminar delamination for heat... 76
Fig. 23. The relationships of the stress-strain acquired from impact and water absorption specimen. 77
Fig. 24. The micrograph pattern of the crack extension and delamination for W specimen. 79
Fig. 25. Results of RVE analysis contour. 81
Fig. 26. Results of 3 point bending analysis. 84
Fig. 27. Water absorption gains as a function of immersion time in the moisture environment at 70℃. 86
Fig. 28. The relationships of the load and displacement with the crack extension length under mode I loading. 88
Fig. 29. Compliance calibration for the crack length of MBT. 90
Fig. 30. Compliance calibration for the crack length of MCC. 91
Fig. 31. The variation of mode I strain energy release rate curves comparing with MCC and MBT reduction. 92
Fig. 32. The comparison of the fracture toughness according to the crack initiation measurement with MCC and MBT reduction. 94
Fig. 33. The load-displacement curves under flexural test. 96
Fig. 34. The flexural behavior of SW and SWR specimen. 97
Fig. 35. The flexural behavior of SWH specimen. 99
Fig. 36. The relationship between AE count and for load and displacement. 101
Fig. 37. AE amplitude during flexural test. 103
Fig. 38. Seawater absorption gains as a function of immersion time in the seawater environment at 70℃. 105