Original Article
  • Fracture Behavior by Three Point Bending of PMC/Al2O3/PMC Laminated Composites
  • S.H. Hong, H.Y. Kim, J.R. Lee
  • PMC/Al2O3/PMC 판상복합재료의 3점 굽힘 변형에 의한 파괴 거동
  • 홍순형(한국과학기술원 재료공학과), 김희영(한국과학기술원 재료공학과), 이재락(한국화학연구소 고분자복합재료연구실)
Abstract
단일 Al2O3와 PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 3점 굽힘 변형 특성을 조사하였다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료는 Al2O3 판재의 양변에 각각 평면직조된 섬유강화 고분자기지 복합재료(PMC) 를 접합하여 제조되었으며, PMC는 Carbon(0/90)4, Carbon(+45 /-45)4, Aramid(0/90)4 및 Aramid(+45 /-45)4의 4종류가 사용되었다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 파단은 적층된PMC에 따라 다른 경로를 보이는데, Carbon(0/90)4와 Aramid(0/90)4를 적층한 판상복합재료는 Al2O3층의 crack 생성 후 계면 분리에 의해 파단되는 반면, Carbon(+45 /-45)4와 Aramid(+45 /-45)4를 적층한 판상복합재료는 PMC층의 파괴가 발생하였다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 3점 굽힘 변형 거동은 crack의 생성과 전파 거동에 따라 세 영역 (I, II, lII)으로 나누어 진다. 영역 I 은 원점에서 첫번째 응력강하가 발생할 때까지 탄성변형을 하는 구간이다. 첫번째 응력 강하는 Al2O3층에서의 crack 생성과 관계 있으며 Al2O3층의 crack 생성 응력은 적층된 PMC층의 탄성계수에 비례하였다. 영역 II 는 첫번째 응력강하에서 두번째 응력강하까지의 구간으로 Al2O3층은 crack 이 생성후 전파되고 PMC층은 PMC의 탄성변형을 하는 구간이다. 영역 III은 두번째 응력강하후 파괴때까지의 구간으로 영역 III 에서의 파단 경로는 PMC의 강도와 계면의 강도의 비에 의해 결정되며, 굽힘강도가 높은 PMC를 적층한 C(0/90) / Al2O3/ C(0/90)와 A(0/90) / Al2O3 / A (0/90) 판상복합재료는 PMC층의 소성변형중 계면 전단응력이 계면강도에 도달하여 AI2O3 /PMC계면에서 분리가 발생하는 반면, 굽힘강도가 낮은 PMC를 적층한 C( +45/ -45) / Al2O3 / C( +45/-45) 외 A( +45/-45) / Al2O3 / A( +45/-45) 판상복합재료는 PMC층의 파괴가 발생하였다.

단일 Al2O3와 PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 3점 굽힘 변형 특성을 조사하였다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료는 Al2O3 판재의 양변에 각각 평면직조된 섬유강화 고분자기지 복합재료(PMC) 를 접합하여 제조되었으며, PMC는 Carbon(0/90)4, Carbon(+45 /-45)4, Aramid(0/90)4 및 Aramid(+45 /-45)4의 4종류가 사용되었다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 파단은 적층된PMC에 따라 다른 경로를 보이는데, Carbon(0/90)4와 Aramid(0/90)4를 적층한 판상복합재료는 Al2O3층의 crack 생성 후 계면 분리에 의해 파단되는 반면, Carbon(+45 /-45)4와 Aramid(+45 /-45)4를 적층한 판상복합재료는 PMC층의 파괴가 발생하였다. PMC / Al2O3 / PMC 판상복합재료의 3점 굽힘 변형 거동은 crack의 생성과 전파 거동에 따라 세 영역 (I, II, lII)으로 나누어 진다. 영역 I 은 원점에서 첫번째 응력강하가 발생할 때까지 탄성변형을 하는 구간이다. 첫번째 응력 강하는 Al2O3층에서의 crack 생성과 관계 있으며 Al2O3층의 crack 생성 응력은 적층된 PMC층의 탄성계수에 비례하였다. 영역 II 는 첫번째 응력강하에서 두번째 응력강하까지의 구간으로 Al2O3층은 crack 이 생성후 전파되고 PMC층은 PMC의 탄성변형을 하는 구간이다. 영역 III은 두번째 응력강하후 파괴때까지의 구간으로 영역 III 에서의 파단 경로는 PMC의 강도와 계면의 강도의 비에 의해 결정되며, 굽힘강도가 높은 PMC를 적층한 C(0/90) / Al2O3/ C(0/90)와 A(0/90) / Al2O3 / A (0/90) 판상복합재료는 PMC층의 소성변형중 계면 전단응력이 계면강도에 도달하여 AI2O3 /PMC계면에서 분리가 발생하는 반면, 굽힘강도가 낮은 PMC를 적층한 C( +45/ -45) / Al2O3 / C( +45/-45) 외 A( +45/-45) / Al2O3 / A( +45/-45) 판상복합재료는 PMC층의 파괴가 발생하였다.

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  • 1994; 7(3): 33-42

    Published on Jun 30, 1994

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