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변형률 분포를 가진 탄소섬유복합체의 인장특성에 대한 연구
Study on Tensile Properties of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) Laminate with Strain Distribution 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.24 no.6, 2020년, pp.25 - 33  

김윤곤 (대구대학교 건축공학과)

초록
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취성재료의 변형률 분포와 인장물성과의 상관관계를 분석하기 위해 변형률 분포를 가지도록 탭부분을 변형한 5개 타입-S0, SD1, SD2, SV1, SV2 - 의 탄소섬유보강폴리머(CFRP) 인장시편군을 시험하였다. 변형률 분포가 큰 SD2, SV2 의 극한응력 및 변형률이 SD1, SV1 보다 작게 나타났는데, 이는 비대칭 형상의 SD타입보다 대칭 형상의 SV의 시험결과에서 더 분명하게 나타냈다. 더불어 본 연구에서 사용한 변형률 분포를 가진 대부분의 시편의 극한 응력 및 변형률은 변형률 분포가 없는 대조군과 비교하였을 때 감소하였다. 이러한 결과는 1) 변형률계를 통해 직접 계측한 변형률의 평균값, 2) 전체변형량을 유효길이로 나눠 산정하는 환산변형률, 3) 탄성계수와 극한하중으로부터 유도하는 (극한)유효변형률을 통해 다각적으로 분석되었다. 변형률계에서 계측된 값은 국소구간 응답을 정확히 나타내지만, 전단면의 응답을 표현하는 것은 아니다. 반면, 환산변형률과 유효변형률은 전단면의 평균거동을 나타내므로, 게이지의 단점을 보완할 수 있다. 특히 유효변형률은 극한하중 부근에서 변형률계 측정값이 게이지 손상이나 비정상적 계측값 등의 원인으로 유효하지 않을 때도 실무적으로도 사용할 있는 보수적인 파단변형률을 산정할 수 있다. 이 값은 부분파단이 발생한 경우에도 사용할 수 있으며, 변형률 분포를 가지는 시편에서 합리적으로 유용하다.

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To investigate the relationship between strain distribution and tensile properties of brittle material, five types of tensile coupon of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) modified the tab portion in order to have a strain distribution including S0, SD1, SD2, SV1, SV2 were tested. The ultimate st...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 제작 및 세팅 오차로 발생할 수 있는 결과의 편차 범위보다 큰 수준으로 직접적으로 변형률 분포를 가지도록 인장 시편의 상세를 변경하고 이를 설계변수로 하여 취성재료의 특성으로 인한 인장 물성의 영향의 상관관계를 분석하였다.
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참고문헌 (9)

  1. ACI Committee 440 (2017), Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures (ACI 440.2R-17), American Concrete Institute, 110. 

  2. ASTM D3039 (2007), "Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials", American Society for Testing Materials (ASTM International), 13. 

  3. ASTM D7290-06 (2011), Standard Practice for Evaluating Material Property Characteristic Values for Polymeric Composites for Civil Engineering Structural Applications, American Society for Testing Materials, 4. 

  4. Bank, L. (2006), Composites for Construction: Structural Design with FRP Materials, Wiley, 560. 

  5. Kim, Y. (2011), Shear Behavior of Reinforced Concrete T-Beams Strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymer Sheets and CFRP anchors, Ph.D Dissertation. The University of Texas at Austin, 23(3), 17-24. 

  6. Kim, Y. (2019a), "Evaluation and Modification of Tensile Properties of Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP) as Brittle Material with Probability Distribution", J Korea Inst. Struct. Maint. Insp., 23(3), 17-24. 

  7. Kim, Y. (2019b), Study on Strain Response Converted from Deformation in Tensile Test of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP), J Korea Inst. Struct. Maint. Insp., 23(4), 137-144. 

  8. NCHRP Report 655 (2010), Recommended Guide Specification for the Design of Externally Bonded FRP Systems for Repair and Strengthening of Concrete Bridge Elements, Transportation Research Board, 118. 

  9. Weibull, W. (1951), A statistical distribution function of wide applicability, Journal of Applied Mechanics,. ASME, 18, 293-297. 

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