Static and Fatigue Characteristics of Urethane Foam Cored Sandwich Structures

우레탄 폼 코아 샌드위치 구조물의 정적 및 피로 특성

The static and fatigue characteristics of polyurethane foam cored sandwich structures are investigated. Three types of the specimens with the glass fabric faces and the polyurethane foam core are used; non-stitched. stitched, and stiffened sandwich specimen. Especially additional structural reinforcements with the twisted polyester and glass fiber for thickness direction are made to stitched sandwich structure panel to minimize the delamination of structure which is stitched the upper and lower faces through the core and the resin is impregnated Into stitched fiber with the characteristics of low viscosity of resin at resin flow temperature and cured together with during the curing process. Bending strength of stitched specimen which is 50 mm $50{\times}50{\;}mm$ pitched is improved by 50 % as com-pared with non-stitched specimen and stiffened specimen is improved 10 times more than non-stitched structure. After fatigue testing of $10^6$cycles by 20% of ultimate load under monotonic load, the bending fatigue strength of non-stitched specimen is decreased by 27% of monotonic bending strength, 39% for stitched structure and 20% for stiffened specimen. To verify the aging effect of polyurethane form core, Ultrasonic C-scanning equipment is used to detect the damage of skin laminate alone after fatigue test. From results of UT C-scan images, there is no defect that can be damaged occurred during fatigue test. It is concluded that the decrease of bending strength for foam cored sandwich specimen is caused by the decrease of stiffness due to the aging of polyurethane foam core during fatigue cycles.

폴리 우레탄 폼 코아 샌드위치 복합재료의 정적 및 피로 특성에 대하여 연구하였다. 유리 섬유강화 스킨과 중합의 폼 코아를 갖는 비스티칭, 스티칭, 스티프너의 세 종류 시편이 사용되었다. 특히 스티칭 샌드위치 구조는 두께 방향에 대하여 폴리에스터와 유리섬유를 꼬아서 부가적인 구조 보강이 코아의 상하 표면을 통하여 꿰멘 구조로 층간분리를 최소화하기 위해 샌드위치 구조 패널을 스티칭하여 만들고 수지는 수지의 유동 온도에서 수지의 낮은 점도 특성을 이용하여 스티칭 섬유에 침투시켜 함께 경화하였다. 스티칭 섬유가 $50{\times}50{\;}mm$의 간격으로 스티칭된 시편 및 스티프너 시편의 굽힘강도는 비스티칭 시편과 비교하여 각각 50%및 10배 이상으로 향상되었다. 최대 하중의 20%크기로 $10^6$ 피로 사이클을 받은 후, 비스티칭 시편의 굽힘 피로강도는 정적 굽힘강도와 비교하여 27%까지 감소되었고, 스티칭된 시편은 39%,그리고 스티프너에 의하여 보강된 시편은 20%정도 감소되었다. 폴리우레탄 폼 코아의 에이징 효과를 입증하기 위해, 피로 시험 후 샌드위치 시편의 표면 적층의 손상은 초음파 C-scan장비를 사용하여 검출하였다. 초음파 C-scan결과로부터 피로 시험동안 손상 받은 어떤 결함도 없었다 이는 피로 사이클동안 폼 코아 샌드위치 구조에 대한 굽힘강도의 감소는 폴리우레탄 폼이 에이징되어 발생하는 것을 의미한다.