초록 ▼

탄소/ 피크 열가소성수지 복합재료는 피크(PEEK) 열가소성 수지에 탄소섬유를 보강시킨 최신 복합재료로 기존의 탄소/에폭시 복합재료와 비교하여 볼때 파괴인성, 충격특성 및 피로특성이 우수하고 재료의 응용온도 범위도 높아 최신 항공기의 재료로 활발한 연구의 대상이 되고 있다. 높은 파괴인성치 및 우수한 충격특성은 피크(PEEK) 수지의 소성변형 능력의 증가로부터 나오게 되는데 수지의 이러한 특성이 탄소/피크 복합재료의 여러가지 기계적 특성을 우수하게 하는 요인이 되고 있다. 이러한 재료를 항공기 구조로 이용하기 위해서

탄소/ 피크 열가소성수지 복합재료는 피크(PEEK) 열가소성 수지에 탄소섬유를 보강시킨 최신 복합재료로 기존의 탄소/에폭시 복합재료와 비교하여 볼때 파괴인성, 충격특성 및 피로특성이 우수하고 재료의 응용온도 범위도 높아 최신 항공기의 재료로 활발한 연구의 대상이 되고 있다. 높은 파괴인성치 및 우수한 충격특성은 피크(PEEK) 수지의 소성변형 능력의 증가로부터 나오게 되는데 수지의 이러한 특성이 탄소/피크 복합재료의 여러가지 기계적 특성을 우수하게 하는 요인이 되고 있다. 이러한 재료를 항공기 구조로 이용하기 위해서는 탄성특성은 물론 소성변형 특성규명 등 정확한 기게적, 물리적 및 화학적 특성규명이 선행되어야 한다. 탄소/피크 복합재료의 항공우주분야 응용을 위하여 미국 NSAS 에서는 재료의 특성규명 및 구조해석 연구가 활발히 진행중이며 맥도널 더글러스사에서의 항공기 부품의 성형법을 연구하는 등 이 재료의 실용화에 박차를 가하고 있다. 본 연구에서는 탄소/피크 복합재료의 탄소성 변형특성 규명을 위하여 인장 및 응력이완 방법의 비선형 변형 특성 시험법을 연구하였고 시험결과를 표현할 수 있는 수학적 모델인 단변수 소성이론 및 이방성 과응력 점소성 이론을 적용하였으며 점탄소성 모델을 이용하여 탄소성 변형을 하는 복합재료 적충판의 구조해석 프로그램을 개발하고 그 해석결과를 적층판의 비선형 변형결과와 비교분석하였다.

Abstract ▼

Carbon/PEEK is a high performance thermoplastic composite materials based on PEEK reinforced with carbon fiber. Compared with epoxy-based composite materials, Carbon/PEEK has improved impact toughness and damage tolerance as well as fatigue resistance. It also has good environmental properties,

Carbon/PEEK is a high performance thermoplastic composite materials based on PEEK reinforced with carbon fiber. Compared with epoxy-based composite materials, Carbon/PEEK has improved impact toughness and damage tolerance as well as fatigue resistance. It also has good environmental properties, such as hogh temperature performance(Ta:143℃), lower water absorption and excellent solvent and fire resistance. The increase in and resistance of AS4/PEEK in from the increased ductility of PEEK resin, which implies more pronounced plasticity in the matrix dominant deformation. Thus, characterization and structural analysis may be needed in the design and application of thermoplastic composite aircraft structures. The research on the application of Carbon/PEEK and McDonnell Douglas is investing a lot of research fund on the manufacturing process of Carbon/PEEK aircraft structure. In this research, Nonlinear deformation of Carbon/PEEK composite was investigated and one parameter plasticity model and orthotropic overstress viscoplastics model were applied to describe the nonlinear behavior. These models were verified by comparing the experimental and predicted data for Carbon/PEEK laminate.

목차 Contents

• 1. 서론...8
• 2. 이론 해석...10
• 2.1 단변수 소성 모델...10
• 2.2 이방성 과응력 점소성 모델...12
• 3. 실험 및 결과...17
• 3.1 시편준비 및 실험방법...17
• 3.2 결과 및 분석...17
• 4. 적층판의 점탄소성 변형 해석 및 검증...20
• 4.1 적층판의 탄소성 변형이론...20
• 4.2 수치해석법에 의한 적층판의 점탄소성 변형 예측...22
• 5. 결 론...24
• 부록...40