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제안 방법
- DIC기법에 의하여 시험편의 표면에 나타나는 변위 및 변형율장의 측정을 위하여서는 인장 및 굽힘시험 중 시험편 변형영상을 1391×1039 픽셀을 가지는 고해상도 CCD 카메라(QICAM)로 일정간격으로 취득하였다.
- 능직 CFRP 복합재료의 탄성계수, 프아송비 및 인장강도 등 기본적인 기계적 재료 물성치 측정은 종횡 2방향 변형율 게이지를 부착한 인장 시험편으로 상온에서 소형 만능재료시험기 (T.O.사, 5kN)를 사용하여 구하였으며 ASTM D-3039를 참고하여 1mm/min 의 변위제어로 수행하였다. 변형율을 측정하기 위하여 스트레인 게이지를 시험편 표면에 부착한 후 Model 5100B Scanner(V사)를 이용하였으며, 이 때 얻어진 결과는 PC에 입력되고, 전용 데이터 처리 프로그램을 사용하여 신호를 분석하고 획득하였다.
- 3점 굽힘시험은 ASTM D-72646)에 준하여 수행하였다. 또한 굽힘 시험편의 인장 쪽 배면 중앙에 스트레인 게이지를 부착하여 DIC 측정과 동시에 측정하였다. Fig.
- 1과 같은 형상과 치수로 ASTM D 30395)를 기준으로 정밀 다이아몬드 블레이드를 사용하여 인장시험편으로 절단 가공하였다. 또한, 시험기 척으로부터 손상 및 미끄러짐을 방지하기 위하여 인장 시험편 양 끝단에 에폭시 수지계인 아랄다이트로 알루미늄 탭(두께 : 2.0mm)을 부착하였다. 탭 부위에 발생하기 쉬운 응력집중에 의한 파손을 방지하기 위하여 탭에 30°의 테이퍼 각을 주었다.
- 사, 5kN)를 사용하여 구하였으며 ASTM D-3039를 참고하여 1mm/min 의 변위제어로 수행하였다. 변형율을 측정하기 위하여 스트레인 게이지를 시험편 표면에 부착한 후 Model 5100B Scanner(V사)를 이용하였으며, 이 때 얻어진 결과는 PC에 입력되고, 전용 데이터 처리 프로그램을 사용하여 신호를 분석하고 획득하였다. 3점 굽힘시험은 ASTM D-72646)에 준하여 수행하였다.
- 본 연구는 능직 CFRP복합재료를 이용하여 인장시험 및 3점 굽힘시험을 수행하고 DIC측정을 통하여 변형율을 평가한 후 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 5에 나타내는 것처럼 초기 형태를 결정하기 위하여 카메라1에서 서브셋(subset)이 결정되고 카메라2에 대한 초기 이미지에서의 매칭 위치를 얻기 위하여 이미지 상관관계가 해석 수행된다. 상관관계 결과에서 얻어진 중심 위치를 이용하여 초기 물체형상을 나타내는 점의 집합을 얻고, 각 하중 단계에서 카메라 이미지의 상호 매칭과 점의 생성으로 변형된 시편 형상을 얻는다. 변형된 대상물의 변위를 결정하기 위하여서는 카메라1에서 서브셋이 결정되고 이미지 상관관계해석이 수행된다.
- 하중 지지점 스팬 길이는 80mm로 선정하였다. 시험편은 DIC 측정을 위하여 백색 안료(KRYLON 미국 S사, FLAT type)를 표면코팅기로 시험편 표면에 박막 균일도포하고, 완전히 건조 후 다시 흑색 안료를 분무 분사하여 백색 표면에 임의 크기의 흑점 패턴을 Fig. 3과 같이 형성하였다. 인장시험편의 경우는 전면에 형성하였고 3점 굽힘 시험편의 경우는 측면에 형성시켰다.
- 본 연구에서는 2x2 능직 CFRP복합재료에 대한 변형을 보다 명확하고 광범위영역에서 평가하기 위하여 균질재료에 일반적으로 사용되는 전기 저항식 스트레인 게이지와 함께 DIC기법을 적용하였다. 시험편은 인장 시험편과 3점 굽힘 시험편을 사용하였으며 표면의 변형을 측정한 후 DIC 평가로 기계적 특성치와 시험편 전 관심영역에 대한 변형율의 변화를 얻고 그 유용성을 나타내었다.
- 다음에 시편을 장착하고 실험을 수행한다. 이미지는 실험 변위속도를 고려하여 10초당 1매가 자동 획득되도록 하였다. 변형 이미지는 실험동안 N쌍이 얻어져 DIC평가에 사용된다.
- 탭 부위에 발생하기 쉬운 응력집중에 의한 파손을 방지하기 위하여 탭에 30°의 테이퍼 각을 주었다.
- 인장시험편의 경우는 전면에 형성하였고 3점 굽힘 시험편의 경우는 측면에 형성시켰다. 흑점패턴의 밀도 및 크기는 가능한 균일분포가 되도록 하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 재료는 능직 CFRP복합재료이며 프리프레그(Prepreg)는 현대카본(주)에서 생산되는 C 520-14를 사용하였다. 프리프레그의 섬유와 수지의 함유량은 Table 1에 나타내었다.
- 제작된 적층판의 최종 두께는 각각 0.5±0.03 mm 및 3.16±0.01mm 로 측정되었다.
- 프리프레그의 섬유와 수지의 함유량은 Table 1에 나타내었다. 폭 1m의 원단으로 생산되는 프리프레그를 구입하여 가로, 세로 각각 250mm로 절단하여 적층한 후 시험편제작에 사용하였다.
- 16mm 이며 적층방향은 동일 방향을 채택하였다. 하중 지지점 스팬 길이는 80mm로 선정하였다. 시험편은 DIC 측정을 위하여 백색 안료(KRYLON 미국 S사, FLAT type)를 표면코팅기로 시험편 표면에 박막 균일도포하고, 완전히 건조 후 다시 흑색 안료를 분무 분사하여 백색 표면에 임의 크기의 흑점 패턴을 Fig.
이론/모형
- 변형율을 측정하기 위하여 스트레인 게이지를 시험편 표면에 부착한 후 Model 5100B Scanner(V사)를 이용하였으며, 이 때 얻어진 결과는 PC에 입력되고, 전용 데이터 처리 프로그램을 사용하여 신호를 분석하고 획득하였다. 3점 굽힘시험은 ASTM D-72646)에 준하여 수행하였다. 또한 굽힘 시험편의 인장 쪽 배면 중앙에 스트레인 게이지를 부착하여 DIC 측정과 동시에 측정하였다.
- DIC기법에 의하여 시험편의 표면에 나타나는 변위 및 변형율장의 측정을 위하여서는 인장 및 굽힘시험 중 시험편 변형영상을 1391×1039 픽셀을 가지는 고해상도 CCD 카메라(QICAM)로 일정간격으로 취득하였다. 광원은 광섬유 조명기를 사용하였으며 획득된 변형영상은 DIC 가법을 이용하여 평가하였다.
- DIC 기법은 변위 및 변형율을 대상 구조물의 전체 영역에서 가동 중 평가할 수 있는 방법으로 표면의 변형 전·후의 움직임을 이용하며 비교적 평가가 간편하다. 본 연구에서는 2x2 능직 CFRP복합재료에 대한 변형을 보다 명확하고 광범위영역에서 평가하기 위하여 균질재료에 일반적으로 사용되는 전기 저항식 스트레인 게이지와 함께 DIC기법을 적용하였다. 시험편은 인장 시험편과 3점 굽힘 시험편을 사용하였으며 표면의 변형을 측정한 후 DIC 평가로 기계적 특성치와 시험편 전 관심영역에 대한 변형율의 변화를 얻고 그 유용성을 나타내었다.
- 01mm 로 측정되었다. 성형된 능직 CFRP 복합재료 적층판은 Fig. 1과 같은 형상과 치수로 ASTM D 30395)를 기준으로 정밀 다이아몬드 블레이드를 사용하여 인장시험편으로 절단 가공하였다. 또한, 시험기 척으로부터 손상 및 미끄러짐을 방지하기 위하여 인장 시험편 양 끝단에 에폭시 수지계인 아랄다이트로 알루미늄 탭(두께 : 2.
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