Effect of Stitching on Mechanical and Impact Properties of Glass Fiber Reinforced Composite

스티칭에 의한 유리섬유강화 복합재료의 물성 및 충격거동 변화

Mechanical and impact properties of stitched S2 glass fiber reinforced polyester woven laminates composites have been studied. Laminates were stitched using Kevlar 49 thread with 1/2, 1, and 2 inch stitch spacing. Tensile and 3-point bending tests haute been performed to evaluate the mechanical properties of stitched and unstitched laminates. Impact tests at applied energy of 234.7J were performed to examine the impact behavior and toughness changes of the specimen. The same specimens were also tested repeatedly at low impact energy level of 110.2J for 3 times to evaluate damage tolerance properties. The tensile and 3-point bending test results showed that one inch spacing specimen had the highest tensile and flexural strength. It also showed the highest energy absorption capability and the best damage tolerance property at the repeated impact test. The half inch spacing specimen showed the lowest tensile strength and energy absorption property at the impact energy level of 234.7J, even though it had the highest frequency of stitching thread.

S-2유리섬유직물과 폴리에스터 수지로 구성된 적충복합재료를 케블라 49 Thread로 1/2인치, 1인치 2인치 간격으로 스티칭하여 스티칭 간격에 따른 물성과 충격 강도의 변화로부터 최적스티칭 조건을 구하였으며 또한 스티칭하지 않은 적층복합재료와의 물성차를 비교연구하였다. 인장실험과 3점굽힘실험을 통해 시편의 종류별 기본 물성을 알아보았고, 234.7J의 충격에너지를 가해 시편의 파단 현상과 에너지 흡수 능력을 조사하였다. 파단에너지의 약 50% 정도인 110.2J의 충격에너지로 3회 반복실험하여 시편의 손상정도와 충격강도를 비교 검토하였다. 인장실험과 굽힘 실험의 결과 1인치 간격으로 스티칭한 시편이 가장 높은 강도를 보였으며, 충격실험에서도 가장 뛰어난 에너지 흡수능력 및 손상에 대한 저항을 보였다. 반복충격 실험의 결과 스티칭하지 않은 시편은 현저한 충격강도의 감소를 보인 반면 스티칭한 시편은 반복충격에도 에너지 흡수능력이 우수하게 유지되었다. C-scanning으로 손상부위를 관찰한 결과 스티칭으로 인해 손상영역의 확산이 억제되어 현저히 감소함을 보여주었다. 스티칭 간격이 너무 조밀한 경우 강도의 향상보다는 스티칭으로 인한 손상이 더 커져서 1/2인치 간격으로 스티팅한 시편의 경우는 인장강력이나 충격에너지 흡수가 스티칭하지 않은 시편에 비해 오히려 감소하는 결과를 나타내었다. 그러나 이러한 감소에도 불구하고 외부충격에 의한 손상영역의 확산은 효과적으로 억제되어 국부적인 손상만이 발생함을 알 수 있었다.