초록 ▼

우주항공분야에 주로 사용되는 첨단재료인 CFRP 적층재는 항공기수평미익 등 강도재료로 사용되는 경우가 많으며 이때 CFRP 적층재는 -73℃∼80℃라는 환경하에 노출되게 되고, 우주환경에서 사용될 경우 -140℃∼120℃라는 온도환경에 노출하게되어 저/고온하에서 충격 손상을 평가하는 것은 대단히 중요한 문제로 되어 있다.본 연구에서는 우주항공분야에 주로 사용되는 CFRP 적층재가 저온 및 고온분위기하에서 FOD를 받을 때 생기는 적층부재의 충격손상 즉, 온도변화가 층간박리손상 및 모재크랙발생에 미치는 영향에 관해 고찰하였다.

우주항공분야에 주로 사용되는 첨단재료인 CFRP 적층재는 항공기수평미익 등 강도재료로 사용되는 경우가 많으며 이때 CFRP 적층재는 -73℃∼80℃라는 환경하에 노출되게 되고, 우주환경에서 사용될 경우 -140℃∼120℃라는 온도환경에 노출하게되어 저/고온하에서 충격 손상을 평가하는 것은 대단히 중요한 문제로 되어 있다.본 연구에서는 우주항공분야에 주로 사용되는 CFRP 적층재가 저온 및 고온분위기하에서 FOD를 받을 때 생기는 적층부재의 충격손상 즉, 온도변화가 층간박리손상 및 모재크랙발생에 미치는 영향에 관해 고찰하였다. 특히, 여러단계의 충격에너지, 온도변화를 주었을때 생기는 층간박리면적을 초음파현미경에 의해 관찰하여, 저/고온하에서 충격에너지의 크기가 층간박리면적 및 모재크랙의 크기에 미치는 영향에 관해 고찰하여 적층수가 같은 직교이방성 적층재의 모재의차, 적층구성이 같은 직교 이방성적층재의 적층수의 차에 의해 어떤적층구조가 저/고온하에서 내충격성이 강한가를 명확히 하기 위하여 실험적 관점에서 고찰하는 것을 목적으로 하였다.연구결과 CFRP적층재의 온도가 상승할수록 손상 박리 면적은 작아지며 온도가 낮아질수록 손상 박리면적은 커짐을 알 수 있었으며, 적층수가 많을수록 손상박리면적은 주변온도의 변화에 따라 급격히 변화하였다.특히, 같은 적층수의 CFRP적층재의 경우 CF/EPOXY적층재는 박리면적이 온도변화에크게 좌우되지 않으나, CF/PEEK적층재는 온도가 낮아질수록 손상면적이 급격히 증가함을알 수 있었다. 또한 시험편의 표면온도가 높아지면 단위충격에너지당 박리면적 (㎡/J)이 작게 되어 온도가 상승할수록 임계박리에너지가 크게 되며, 박리를 생기게 하는 초기손상에너지가 크게 되어 박리 발생이 어렵게 된다. 즉 시험편 표면온도가 낮아지면 단위충격에너지당 박리면적 (㎡/J)이 크게 되어 온도가 저하할수록 임계박리에너지가 작게 되며, 박리를 생기게 하는 초기손상 에너지가 작게 되어 박리 발생이 쉽게 됨을 알 수 있었다.이와같은 연구결과는 항공기 수평미익등 강도재료로 사용되는 CFRP적층재가 저/고온하에서 충격손상을 받을 경우 안전설계의 핵심이 되는 충격손상평가에 크게 기여하였다고생각되며 첨단재료개발에 크게 공헌하리라 생각된다.

Abstract ▼

Currently, the carbon-fiber reinforced plastics(CFRP) in bothspace and civil aircraft are widely used as the strength materials when the CFRPlaminates are exposed to -73℃∼80℃ and space environment -140℃∼120℃, anevaluation of impact damages has become important under the low

Currently, the carbon-fiber reinforced plastics(CFRP) in bothspace and civil aircraft are widely used as the strength materials when the CFRPlaminates are exposed to -73℃∼80℃ and space environment -140℃∼120℃, anevaluation of impact damages has become important under the low and hightemperatures.This paper deals with the influence on impact damages i, e, the damage of interfacedelamination and transverse cracks along the temperature changes when the advancedCFRP laminates are subjected to foreign object damages(FOD) under the low and hightemperatures.Especially, the interface delamination areas are observed by using acoustic microscopeaccording to the various, impact energy and temperature changes and under the low andhigh temperature the influence of impact energy is investigated on the interfacedelamination areas and transverse cracks. Therefore this study shows experimentallywhat stacking compositions resist on the shock resistant when exposed to the low andhigh temperatures.As results, the damaged delamination areas are decreased with increases of thetemperatures, the delamination areas become larger with the decreasing temperatures,and the delamination areas formed with larger number of stacking sequences are rapidlychanged with the variations of environmental temperatures.Particularly, in the case of CFRP laminates with the same number of stackingsequences, the delamination areas of CF/EPOXY laminates are independent on theenvironmental temperatures, and the delamination areas of CF/PEEK are rapidlyincreased with the decreasing of the temperatures, In the case of CF/EPOXY specimen,the delamination area per unit impact energy are decreased with the increase of thesurface temperatures of CFRP laminates, and the critical delamination energy becomeslarger as the temperature increases, Also, delamination areas per unit impact energybecomes larger with the decrease of surface temperatures of specimens, and it makesthe delamination generated easily that the initial damaged energy becomes lower as thetemperature is decreased. Based on the above results, the design data to be used asthe criterion of the safe design of aircraft and space structural members will beprovided to the impact damage estimation under the low and high temperatures and it isthought that this study influences on the development of advanced materials.

목차 Contents

• 1. 서 론...8
• 2. 실험방법...11
• 3. 실험결과 및 고찰...18
• 4. 결 론...31
• 후기...31
• 참고문헌...32
• 연구수행관련 논문발표 목록서...34
• 자체평가서...35