• Composites Research
• /
• 제30권6호
• /
• pp.410-415
• /
• 2017

본 연구에서는 탄소섬유강화 복합재의 제작 시 열 잔류응력으로 인한 변형을 유한요소 프로그램 ABAQUS에서 User Subroutine을 이용한 유한요소 해석을 통해 예측한다. 탄소섬유강화 복합재의 변형에 영향을 주는 다양한 요인 중 온도구배, 제품 형상, 적층각 및 적층순서, 수지의 화학수축, 열 잔류응력을 고려한 복합재 성형을 해석하였다. 같은 형상의 실제 모델과 해석 모델의 결과를 비교한다. 또한 해석 결과를 분석하여 실제 제작의 오차에 적용하여 실제 제작에서의 성형 완성도를 높이는데 목적이 있다.

• Composites Research
• /
• 제17권6호
• /
• pp.52-57
• /
• 2004

본 연구에서는 환경 챔버를 이용한 극저온 환경에서, 열.하중 사이클에 따른 탄소섬유강화 복합재의 인장 물성 변화를 고찰하였다. Graphite/epoxy 일방향 복합재 시편에 대하여 시편 상온파손하중의 절반을 가한 상태에서, 상온에서 $-50^{\circ}C$, $-100^{\circ}C$, 그리고 $-150^{\circ}C$ 까지 각각 3회, 6회, 그리고 10회의 열-하중 사이클을 수행한 후 복합재의 인장 강도와 강성을 측정하였다. 그 결과, 온도가 낮아질수록 복합재의 인장 강성은 증가한 반면, 인장 강도는 감소함을 보였다. 그러나 복합재의 인장 강성은 저온 사이클 횟수에 거의 영향을 받지 않았으며 인장 강도는 사이클을 수행하지 않았을 때 보다 오히려 저온 사이클 수행 후 증가함을 확인할 수 있었다. 따라서 실험결과의 고찰을 위해 저온에서 복합재 시편의 열팽창계수를 측정하였고, 주사 전자 현미경 사진을 통해 섬유와 모재의 계면을 분석하였다.

• Composites Research
• /
• 제20권4호
• /
• pp.1-8
• /
• 2007

본 연구에서는 에폭시 수지조합에 따른 탄소섬유강화 복합재 프리프레그 제작 및 극저온 인장시험을 통해 극저온에서 우수한 기계적 물성을 갖는 복합재 수지조합을 제시하였다. 환경챔버를 이용하여 상온으로부터 $-150^{\circ}C$ 까지 6회의 열-하중 사이클을 수행한 일방향 복합재 시편에 대하여 $-150^{\circ}C$에서 복합재의 인장강도와 강성을 측정하였다. 또한, $-150^{\circ}C$에서 복합재의 섬유수직방향 인장물성 및 면내 전단물성과 같은 모재 지배적인 물성 측정을 통해 수지조성변화가 섬유와 모재의 계면에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, bisphenol-A 형의 에폭시와 CTBN 고무 변성 형 필러를 비교적 다량으로 함유한 수지조성을 갖는 복합재 시편이 극저온에서 우수한 기계적 물성을 보임을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제21권3호
• /
• pp.9-17
• /
• 2008

본 논문에서는 저속충격하중을 받은 필라멘트 와인딩 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하특성에 대한 수치해석 및 실험결과에 대해서 논한다. 복합재 압력용기의 원통부의 여러 곳에 대해 낙하 공구의 끝단을 모사한 삼각형 충격자를 사용한 저속 충격시험이 실시되었고, 유한요소해석을 수행하여 충격시의 기계적 변형 및 응력분포 거동에 대한 예측을 실시하였다. 충격하중을 받은 복합재 압력용기의 잔류강도 저하 특성을 정량적으로 평가하기 위해, 충격부위를 포함하는 원환시편을 압력용기의 실린더부로부터 채취하여, 원주방향 내압인장강도 측정 수압시험법으로부터, 원환시편의 수압파열 압력을 측정하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 충격 에너지의 수준에 따른 잔류강도 변화가 성공적으로 계측되었으며, 복합재 압력용기의 충격손상허용을 정량적으로 평가하기 위한 유용한 방법론이 정립되었다.

• Composites Research
• /
• 제29권6호
• /
• pp.321-327
• /
• 2016

본 연구에서는 구조재로 널리 사용되는 일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도에 대한 시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 연구에서 사용된 복합재 적층판은 적층방법에 따라 2종류로 구분되며, 각 적층판에는 4가지의 충격에너지를 적용하였다. 충격 및 압축강도 시험은 미국재료시험협회 규격을 준수하여 수행하였으며 비파괴검사 방법인 C-Scan을 통해 충격손상을 분석하고 압축시험을 통해 충격 후 압축강도를 산출하였다. 충격 및 압축강도 해석은 복합재 섬유/기지/단층/적층판 수준의 손상과 파손을 점진적으로 예측할 수 있는 점진적 파손해석을 사용하였다. 접촉하중, 처짐, 충격손상, 압축강도 등에 대한 시험 및 해석결과의 비교로부터 해석결과의 타당성을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제33권6호
• /
• pp.415-420
• /
• 2020

탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)의 계면 특성은 복합재료의 전체적인 기계적 특성을 제어하므로 매우 중요하다. 이에 따라, 탄소나노튜브(CNT)로 탄소섬유(CF) 표면을 개질하는 것이 계면을 강화하기 위해 활발히 연구되고 있다. 그러나 대부분의 표면 개질 방법은 자체적으로 한계가 있다. 예를 들어, CVD 성장에서 탄소섬유의 CNT를 성장시키기 위해 600~1000℃ 범위의 고온을 적용해야 하며, 이는 탄소섬유 자체에 손상을 줄 수 있으므로 물성이 저하될 수 있다. 한편, 본 연구에서는, 폴리아마이드(PA) 610/CF/CNT 복합재가 PA610의 계면중합을 통해 제조되었으며, 유기계와 수계 사이의 계면에서 PA610/CNT 중합이 일어난다. 탄소섬유는 CNT가 균일하게 분산된 PA610으로 코팅되었다. 복합재 내에서의 CNT 분산상태는 주사전자현미경으로 관찰되었으며, 열중량 분석을 통해 복합재의 열안정성을 분석하였다. 그리고 섬유 뽑힘 시험을 통해 섬유와 기지 간의 계면 결합력을 측정하였다.

• Composites Research
• /
• 제22권3호
• /
• pp.60-65
• /
• 2009

본 인구에서는 탄소섬유강화 복합재 구조물의 실제 사용조건인 환경에 따른 기계적 특성 연구를 수행하기 위하여, $[0_6]_T$, $[90_{12}]_T$, $[0_{16}]_T$, $[{\pm}45]_{5S}$, $[0/9012/0]_T$, $[0/45/-45/45/-45/0]_{3S}$의 실험을 통해, 복합재의 강도와 강성을 측정 하였다. 실험 결과, 환경조건에서 복합재의 파손 거동을 파악하고 설계관련 데이터베이스를 확보하였다. 저은 건조 조건에서 강도의 증가는 저온($-55^{\circ}C$)에서 섬유 촉은 모재의 취성 증가의 요인으로 분석된다. 고온다습 조건의 진단강도와 전단탄성계수 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 결합부의 물성이 저하한 것으로 분석된다.

• Composites Research
• /
• 제22권5호
• /
• pp.30-36
• /
• 2009

복합재 부품의 전형적인 조인트 형태를 평가하기 위해서, 2열 볼트 체결 탄소섬유강화 복합재의 파손강도와 파손 모드에 대하여 연구를 수행하였다. 연구는 상온과 고온다습 조건에서 적층과 형상을 변수로 실험적으로 수행되었다. 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 하중-변위 선도는 두 가지 형태로 관찰되었으며, 각 파손 모드는 하중-변위 선도로 특징지어진다. 고온다습 조건의 파손형태는 베어링 파손 모드이며, 베어링 파손 모드에서 파손 강도는 유효강성의 영향이 크지 않다고 분석된다. 고온다습 조건의 파손강도 감소는 침투한 수분에 의해 섬유와 모재의 층간 결합부의 물성 저하에 기인한다.

• Composites Research
• /
• 제18권6호
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

섬유강화 복합재료는 우수한 기계적, 전자기적 물성 등으로 다양한 분야에서 응용되고 있다. 열경화성 복합재는 제작공정에서의 성형온도와 제품의 운용온도인 상온간의 온도차이로 형상의 변형(스프링 백)이 발생하게 된다. 이러한 스프링 백은 하이브리드 구조의 정밀한 형상 제작을 위해서 반드시 보정되어야할 부분이다. 본 연구에서는 유리섬유/에폭시 복합재와 카본섬유/에폭시 복합재로 구성된 비대칭 하이브리드 복합재를 경화사이클, 적층두께, 적층방법 등 다양한 조건을 적용하여 제작하고 3차원 좌표측정기를 이용하여 스프링 백을 측정하였다. 또한 고전 적층판 이론(CLT)과 유한요소해석(ANSYS)으로 스프링백을 예측하고 실험결과와 비교하였다. 고전 적층판 이론과 유한요소해석으로 예측된 스프링 백은 실험 결과와 잘 일치하였으며, 성형온도가 낮을수록 스프링 백이 감소되는 경향을 보임을 확인하였으나 근원적으로 스프링 백이 제거되지는 않았다.

• Composites Research
• /
• 제26권5호
• /
• pp.322-327
• /
• 2013

탄소섬유강화 SiC기지상 복합재는 우수한 산화저항성과 우수한 열충격저항성을 가진다. 그리고 이런 특성들은 탄소섬유강화복합재가 고온구조재로서 응용케하였다. 본 연구에서는 $C_f/SiC$ 복합재가 전구체 함침과 액상 함침이 동반된 열분해공정, Cyclohexene을 사용한 화학기상 경화공정을 통해 제조되었다. 최종 제조된 $C_f/SiC$ 복합재는 5회 함침을 통해 $0.43g/cm^3$ 밀도를 갖는 탄소섬유 프리폼에서 $1.76g/cm^3$의 밀도값을 나타내고 있다. 그리고 산화저항성 특성면에서 $C_f/SiC$ 복합재의 무게가 공기중 $1400^{\circ}C$에서 6시간 유지 후에 81%가 남았다. 결과적으로 Cyclohexene을 사용한 화학기상 경화공정은 효과적으로 높은 치밀화와 증가된 산화저항성을 보이고 있다.