Vibration-Based Nondestructive Evaluation of Thermal Stress-Induced Damage in Thin Composite Laminates

복합 적층 박판의 열응력 파손에 대한 진동 활용 비파괴평가

A feasibility investigation on vibration-based nondestructive evaluation of thermal stress-induced micro-failure in the free edge region of thin composite laminates(1mm thick) has been carried out. The failure occurrence and damage zone, which were predicted by the three-dimensional finite-element thermal stress analysis, were observed using the ultrasonic C-scan and optical microscopy. Analysis of the vibration spectrum measured from the laminate beam specimens by the vibration sweep test exhibited that the obvious decrease in resonancy frequency and some considerable increase in damping factor were associated with the micro-failure formation. The vibration technique utilizing short beam and high resonant frequency was found to be very sensitive to the thermal stress-induced damage in the thin laminates.

두께 1mm의 얇은 복합적층판의 자유경계단부에서 열응력으로 인해 발생하는 미세손상을 진동거동과 관련된 비파괴평가의 가능성을 연구하였다. 유한요소 열응력해석을 통해 예상되는 손상발생영역을 초음파 C-스캔과 광학현미경을 이용하여 관찰하였다. 사인 스웝시험을 이용한 적증보 시험편의 횡진동 해석결과, 미세한 내부손상으로 인해 고유주파수가 확실히 감소하였으며 감쇠비도 상당히 증가하였다. 길이가 짧은 적층보 시험편과 2차 모드의 공진주파수를 이용하여 얇은 적층판에서 열응력으로 유기된 미세손상을 매우 민감하게 평가할 수 있음을 알았다.