Dynamic Fracture Properties of Nylon Thermoplastic Material Depending on Notch Angle with Charpy Impact Machine and Finite Element Method

유한요소법과 샤피충격시험기에 의한 노치각도에 따른 나일론 열가소성 플라스틱 재료의 파괴특성

The notched Charpy impact test is one of the most prevalent techniques used to characterize the effect of high impulse loads on polymeric materials. In this study, a method of analysis in nylon plastic materials is suggested to evaluate the critical strain energy release rate for variation of notch angles from the Charpy impact energy measurement. Instrumented Charpy impact tester was used to extract ancillary information concerning fracture parameters in addition to total fracture properties and maximum critical load. The dynamic stress intensity factor of nylon plastic material was calculated for the ASTM Charpy specimen from the obtained maximum critical load. Also, the finite element model was developed to figure out the stress distributions for Charpy specimen with different notch angles subject to 3 point bending load which is equivalent to the load applied in the experiment.

샤피충격시험은 동적하중 하에 있는 고분자 재료의 거동을 이해하는데 가장 널리 사용되고 있는 방법이다. 본 연구에서는 샤피충격시험장치에서 얻어지는 파단에너지를 사용하여 나일론 소재 샤피 시편의 노치각도에 따른 에너지 해방율을 구하는 방법을 제시하였다. 또한 샤피충격시험장치를 계장화하여 최대 하중과 파단 시까지 소요되는 에너지 등의 파손인자들을 산출하였다. 그리고 노치각도에 따른 동적파괴 인성치와 유한요소법을 사용하여 중앙집중 하중 하에서 사피 시편의 노치각도에 따른 응력분포를 산출하였다.