GF/PE 복합재료의 충격파괴거동에 관한 연구
A Study on the Impact Fracture Behavior of Glass Fiber Polyethylene Composites
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초록
본 연구에서는 충격시험을 통해 열가소성 복합재료의 파괴거동에 영향을 미치는 인자에 대해 검토하였다. 특히 스팬길이의 변화 그리고 온도의 변화가 충격파괴강도에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) GF/PE 복합재료의 온도의 변화에 따른 임계파괴에너지GIC의 값은 실온에서의 결과가 가장 높게 나타나고 60, -15 그리고 -50℃순으로 낮게 나타났다. 2) GF/PE 복합재료의 스팬길이의 변화에 따른 임계파괴에너지G1C의 값은 동일한 온도조건하에서는 스팬길이가 20mm인 경우가 가장 높게 나타났으나 불안정한 경향을 보였으며, 스팬길이가 40mm인 경우 임계파괴에너지GIC의 값은 낮게 나타났으나 안정된 경향을 나타내므로 스팬길이가 40mm인 경우의 충격시험편이 본 연구에서는 적절한 조건이라 생각된다. 3) GF/PE 복합재료의 파괴기구는 온도의 변화에 따라 매트릭스의 변형이 나타났으며 섬유의 풀아웃, 섬유와 매트릭스 사이의 디본딩을 관찰할 수 있었으며, 이와 같은 파괴기구가 종합적으로 상호작용한다고 생각된다.
Abstract
Many of researches regarding mechanical properties of composite materials are associated with humid environment and temperature. Especially the temperature is a very important factor influencing the design of thermoplastic composites. However, the effect of temperature on impact behavior of reinforced composites have not yet been fully explored. An approach which predicts critical fracture toughness GIC was performed by the impact test in this work. The main goal of this work is to study the effect of temperature and span of specimen supports on the results of Charpy impact test for GF/PE composite. The critical fracture energy and failure mechanism of GF/PE composites were investigated in the temperature range of 60℃ to -50℃ by the Charpy impact test. The critical fracture energy showed the maximum at the ambient temperature, and it tended to decrease as the temperature increased or decreased from the ambient temperature. The major failure mechanisms are the fiber matrix debonding, the fiber pull-out and/or delamination and the matrix deformation.