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논문KCI 등재

히트블랑켓과 새롭게 개발된 가압장치를 이용해 수리한 복합재 적층판의 인장강도 연구

Tensile Strength of Composite Laminate Repaired Using Heat-blanket and a Novel Pressurization System

최진호|안현수|권진회|이광은|채송수
한국복합재료학회 (The Korean Society For Composite Materials)|2018.02|Composites Research|제31권 제1호|pp. 1-7

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Composite repair복합재 수리스카프 수리법Scarf repair가압장치Pressuriazation system
주제분류재료공학

초록

히트블랑켓을 이용한 통상의 복합재 패치 수리의 경우, 진공백만을 이용하여 접착제에 압력을 가하게 된다. 그러나 본 연구에서는 진공백 위에 다시 공기압을 추가로 가할 수 있는 가압장치를 개발하였다. 개발된 가압 장치의 성능을 검증하기 위해 탄소섬유 복합재 적층판을 스카프 패치로 수리하고 인장시험을 수행하여, 결함이 없는 온전한 구조물과의 강도를 비교하였다. 또한 비교를 위해 오토클레이브를 사용하여 패치를 접착한 동일한 형상의 시편에 대한 인장시험도 같이 수행하였다. 시험 결과 외부압력 없이 히트블랑켓과 진공만으로 수리한 시편, 개발된 가압장치로 1 기압을 추가로 가하여 수리한 시편, 그리고 오토클레이브에서 동일한 외부압력을 가하면서 수리한 시편의 인장강도 회복율은 각각 74.9, 81.0, 78.2%로 나타났다. 수분을 포화시킨 시편에 대한 인장강도 시험과 상온건조 인장 피로시험의 결과에서도, 개발된 가압장치를 이용해 1 기압 외부압력으로 제작한 시편은 오토클레이브로 제작한 시편과 동일한 수준 이상의 강도를 보이는 것을 확인하였다.

Abstract

In the case of a conventional composite patch repair using a heat blanket, the adhesive is pressurized using only a vacuum bag. In this study, however, a pressurization system has been developed to apply additional air pressure on the vacuum bag. In order to verify the performance of the developed system, the composite laminates were repaired with scarf patches and then tested under tensile load to be compared with the strength of the defect free laminate. Tensile tests were also conducted on specimens with the same configuration but bonded in an autoclave. As a result of the test, the tensile strengths of the specimens repaired using the heat blanket with vacuum only without external pressure, the specimens repaired with additional pressure by the developed system, and the specimens repaired with the same external pressure in an autoclave, showed the strength recovery ratios of 74.9, 81.0, and 78.2%, respectively. The results of the tensile test after moisture saturation and the dried fatigue test also showed that the strength recovery ratios of the specimens repaired under the external pressure of 1 atm using the developed system are slightly higher than that of specimens bonded in autoclave.

참고문헌 (22)

  1. Lee, D.G., "Composite Materials" (2007), Hongrung Pub. Co.
  2. Davies, C.R., "CMH-17 Vol.3 Polymer Matrix Composites Materials Usage, Design, and Analysis" (2012)
  3. Yoo, J.S., "Parametric Study on Static and Fatigue Strength Recovery of Scarf-patch-repaired Composite Laminates", Composite Structures, 140, pp.417~432 (2016)[DOI]
  4. 김충현, "스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손 특성 연구", Composites Research, 29(3), pp.117~124 (2016), 한국복합재료학회
  5. Truong, V.H., "Failure Load Prediction of Laminates Repaired with a Scarf-bonded Patch Using the Damage Zone Method", Advanced Composite Materials, 26(2), pp.115~133 (2017)[DOI]
  6. Baker, A., "On the Certification of Bonded Repairs to Primary Composite Aircraft Components", The Journal of Adhesion, 91(1-2), pp.4~38 (2015)[DOI]
  7. Development of a Hard-Patch Approach for Scarf Repair of Composite Structure, Defense Science and Technology Organisation Report TR-1892, "Baker, A.", ~ (2006)
  8. Campilho, R.D.S.G., "Modelling the Tensile Fracture Behaviour of CFRP Scarf Repairs", Composites: Part B, 40(2), pp.149~157 (2009)[DOI]
  9. Ashrafi, M., "Embedded Resistive Heating in Composite Scarf Repairs", Journal of Composite Materials, 51(18), pp.2575~2583 (2016)
  10. 공창덕, "항공기 복합재 라미네이트의 충격 손상 부위 유지 보수 후 강도 복원 평가", 한국항공우주학회지, 38(9), pp.862~868 (2010), 한국항공우주학회
  11. 박현범, "카본", 에폭시 면재 및 허니컴 코어 샌드위치 복합재 구조의 구멍 손상에 의한 4점 굽힘 강도 연구, 2014, pp.27(2), 77~81[DOI]
  12. Kumar, S., "Effect of Atmospheric Pressure Plasma Treatment for Repair of Polymer Matrix Composite for Aerospace Applications", Journal of Composite Materials, 50(11), pp.1497~1507 (2016)[DOI]
  13. Benard, Q., "Surface Treatment of Carbon", epoxy and Glass, International Journal of Adhesion and Adhesives, pp.2006, 26(7)[DOI]
  14. Kim, J.K., "Investigation of Optimal Surface Treatments for Carbon", epoxy Composite Adhesive Joints, 2003, pp.17(3), 329~352
  15. Burkholder, G.L., "Effect of Carbon Nanotube Reinforcement on Fracture Strength of Composite Adhesive Joints", Journal of Materials Science, 46(10), pp.3370~3377 (2011)[DOI]
  16. Miller, R.J., "Magnetic Heating Blanket, U.S. Patent, No. 8,330,086", ~ (2012)
  17. "FM300-2 Film Adhesive"[URL]
  18. Pethrick, R.A., "Design and Ageing of Adhesive for Structural Adhesive Bonding - A Review", Journal of Materials: Design and Application, 229(5), pp.349~379 (2014)
  19. Higgins, A., "Adhesive Bonding of Aircraft Structures", International Journal of Adhesion & Adhesives, 20(5), pp.367~376 (2000)[DOI]
  20. Whittingham, B., "Micrographic Studies on Adhesively Bonded Scarf Repairs to Thick Composite Aircraft Structure", Composite: Part A, 40(9), pp.1419~1432 (2009)[DOI]
  21. Chester, R.J., "Void Minimization in Adhesive Joints", International Journal of Adhesion and Adhesives, 9(3), pp.129~138 (1989)[DOI]
  22. Baker, A.A., "Bonded Repair of Aircraft Structures" (1988), Martinus Nijhoff Pub. Co.

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