A Statistical Approach for the Size Effect on the Strength of CFRP

탄소섬유 복합재의 강도 크기효과에 관한 통계적 접근

This paper presents the results of theoretical analysis and experimental test to verify the size effect on the fiber strength of filament wound pressure vessel. As a test method, a series of fully scaled hoop ring tests with filament wound carbon fiber-epoxy has been conducted. Test results showed remarkable size effect on fiber strength. And, as an analytical method, the WWLM(Weibull weakest link model) and SMFM(sequential multi-step failure model) were considered and compared to hoop ring test data. The analysis results showed significantly lower fiber strength value than that of test data. Through the modification of length size effect, modified SMFM is suggested. The fiber strengths from modified SMFM showed good agreement with test data.

본 논문은 필라멘트 와인딩 압력용기의 섬유 강도 크기 효과에 관한 이론 해석 및 시험 결과를 제시하였다. 시험 방법은 카본-에폭시로 필라멘트 와인딩된 여러 크기의 후프 링 시험이 수행되었다. 시험 결과로부터 섬유 강도의 크기 효과가 현저하게 나타남을 알 수 있었다. 해석적 방법은 와이블 최약 파손 모델과 다 단계 연속 파손 모델을 이용하여 후프 링 시험 결과와 비교하였다. 해석 결과는 시험 결과와 비교하여 현저하게 낮은 섬유 강도 값들을 나타내었다. 그러므로 길이 방향의 크기 효과를 개선한 개선형 다단계 연속 파손 이론을 제시하였다. 개선형 다단계 연속 파손 이론으로부터 구한 섬유 강도 값들은 시험 결과들과 좋은 일치를 보였다.