형상기억합금을 삽입한 복합 재료 구조물의 저속 충격 특성

Abstract

섬유 강화 복합 재료는 경량화가 요구되는 분야에서 널리 이용되고 있다. 이는 우수한 비강성과 비강도를 갖지만, 충격 하중으로부터 약한 단점이 있다. 형상기억합금은 특성 온도 이상에서 의탄성 거동을 하고, 높은 극한 변형률을 갖기 때문에 많은 양의 에너지를 흡수 할 수 있는 특징을 띈다. 이러한 특징으로 인해 형상기억합금을 복합 재료에 삽입함으로써 복합 재료의 충격 저항 특성을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는, 형상기억합금을 삽입한 복합 재료 구조물의 충격 저항 특성과 형상기억합금을 삽입하는 것의 효과를 실험적으로 확인하였다. 형상기억합금의 열-기계적 특성을 구하기 위해 다양한 온도에서 형상기억합금 선의 인장 실험을 수행하였다. 그 후 몇 종류의 복합 재료 구조물에 대해 저속 충격 실험을 수행하였다. 이 충격 실험에서는, 형상기억합금 선, 철 선, 알루미늄 선을 삽입한 복합 재료 구조물과 아무 것도 삽입하지 않은 복합 재료 구조물, 4 종류의 구조물이 사용 되었다. 실험 결과로부터 형상기억합금을 삽입한 복합 재료 구조물이 더 많은 접촉력을 견디고 더 많은 충격 에너지를 흡수하는 것을 확인 할 수 있었다. 게다가 손상이 처음 발생하고 난 후, 기본 모델과 철 및 알루미늄 선을 삽입한 복합 재료 구조물에 비해 변위 변화도 적고, 손상 면적 또한 작게 나타났다. 이 결과들은 복합 재료 구조물에 삽입한 형상기억합금이 복합 재료 구조물의 충격 저항 특성을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여 준다.