Abstract
A new evaluation method for the interfacial properties of fibrous composites based on a fragmentation technique is proposed by using the gradual multi-fiber composite, in which the inter-fiber spacing is gradually changed. The results showed that as the inter-fiber distance increased, the aspect ratio of broken fibers decreased while the interfacial shear strength between the fiber and matrix increased. When the reciprocal of the inter-fiber destance was taken for the above relations, both the aspect ratio and interfacial shear strength showed a saturated value. This means that the gradual multi-fiber composite indicates an upper bound in aspect ratio and an upper bound in interfacial shear strength. It was concluded that this fragmentation test could be a new method for composite evaluation, since reducing a difference between these two bounds is effective for composite strengthening. In addition an elastoplastic finite element analysis was carried out to relate the above results with fiber stress a distribution around fiber breaks. It was proved that the bound obtained in the gradual multi-fiber composite test is closely related to stress concentrations caused by a group of multi-fiber breaks.
Fragmentation 시험법에 의한 섬유상 복합재료의 계면적 특성에 대한 새로운 평가방법이, 순차적으로 섬유간의 간격이 변하게 된 단계적 다섬유 복합재료를 사용하여 제시되었다. 섬유간의 간격이 증가함에 따라, 부서진 섬유들의 형상비는 감소하였으며, 섬유와 기지간의 계면전단강도는 증가함을 보여주었다. 섬유간 거리의 역수를 취했을 때에, 형상비와 계면전단강도 모두가 포화되는 값을 보여주었다. 이것은 단계적 다섬유 복합재료가 형상비에서의 상한값을 나타내고, 계면전단강도에서 하한값을 보여준다는 것을 의미한다. 이 fragmentation 시험법은 복합재료의 평가에 새로운 방법이 될 수 있다. 왜냐하면, 이 두 한계값의 차이를 줄이는 것이 복합재료의 강화에 효과적이기 때문이다. 또한, 섬유 파괴점 부근에서의 섬유응력 분포와 위의 결과를 관련시키기 위해 탄송-소성 유한요소 해석이 행해졌다. 단계적 다섬유 복합재료 시험에서 얻어진 한계값은 그룹형태의 다 섬유 파괴에 의해 야기된 응력집중과 밀접하게 관련되어 있다는 것이 입증되었다.
