Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Low Velocity Impact Monitoring for a Composite Sandwich Beam Using Piezo Thin Film Sensors

압전필름센서를 이용한 복합재 샌드위치 보의 저속충격 모니터링

  • Published : 2003.03.01
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Abstract

The piezoelectric thin film(PVDF: polyvinylidene fluoride) sensors having good dynamic sensing charachteristics can be used to monitor low vwlocit impact on composite structures. The impact response function for composite sandwich beam was derved. The impact tests at low energy without inducing damage were performed on the instrumented drop weight impact tester. The measured signals of PVDF sensors attached on the surface of the beam agreed well with the simulated signals. And the inverse technique was applied to reconstruct the impact forces from the PVDF sensor signals. Most of reconstructed impact forces showed good agreement with the measured forces. The comparison results showed that the piezoelectric thin film sensor can be used to monitor the low velocity impact on composite sandwich structures.

압전필름센서는 우수한 동적 감지 특성을 갖고 있어 복합재 구조의 저속충격을 모니터링하는데 유용하게 사용될 수 있다. 복합재 샌드위치 보에 대한 충격응답함수를 유도하였으며, 이를 충격시험와 비교하였따. 충격시험은 손상이 발생하지 않는 저에너지 조건에서 계측장치가 부착된 낙하식 충격시험기를 이용하여 수행하였다. 충격하중에 으한 샌드위치보의 거동을 예측하는 정방향 문제와 압전필름센서 신호로부터 충격력을 복원하는 역방향 문제에서 시험과 해석의 결과는 잘 일치하였다. 본 연구를 통하여 압전필름센서를 이용한 복합재 샌드위치 구조의 저속충격 모니터링 가능성을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Abrate, S., "Impact on Composite Sturctures," Cambridge university press, 1998.
  2. 박형순, "횡방향 충격을 받는 보의 초기 거동해석 및 충격력 복원에 관한 연구," 박사학위 논문, 한국과학기술원, 1993
  3. Kim, I and Hahn, H. T., "Prediction of Low-Energy Impact Based on Piezoelectirc Sensor Signals," ASME, AD-VoI.35, pp. 433-439.
  4. 성대운, 오정훈, 김천곤, 홍창선, "웨이블릿 변환을 이용한 스마트 복합적층판의 충격손상검출 연구," 한국복합재료학회지, 제13권, 제1호, 2000, pp. 40-49.
  5. 박찬익, 김인걸, 이영신, "압전필름센서를 이용한 복합재료 평판의 저속충격 손상 개시 모니터링,"" 한국복합재료학회지, 제15권, 제2호, 2002, pp. 11-17.
  6. 박찬익, 김인걸, 이영신, 고"분자 압전센서 신호를 이용한 Gr/Ep 복합재 적층판의 손상유발 충격하중의 복원," 한국복합재료학회지, 제15권, 제5호, pp. 7-13.
  7. Herup, E. J. and Palazotto, A. N., "Low-Velocity Impact Damage Initiation in Graphite/Epoxy/ Nomax Honeycomb-Sandwich Plates," Composite Science and Technology, Vol 57, 1997, pp.1581-1598. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(97)00089-4
  8. Anderson, T. and Madenci, E., "Experimental Investigation of Low-Velocity Impact Characteristics of Sandwich Composites," Composite Structures, Vol. 50, 2000, pp.239-247. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(00)00098-2
  9. Torre, L. and Kenny J. M., "Impact Testing and Simulation of Composite Sandwich Structures for Civil Transportation," Composite Sturctures, Vol. 50, 2000, pp.257-267. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(00)00101-X
  10. Fatt, M. S. H., and Park, K. S., "Dynamic Modela for Low-Velocity Impact Damage of Composite Sandsich Panels-Part A: Deformation," Composite Structures, Vol. 52, 2001, pp. 335-351. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(01)00026-5
  11. Abrate, S., "Localized Impact on Sandwich Structures with Laminated Facing," Applied Mechanics Reviews, Vol. 50, No.2, 1997, pp. 69-82.
  12. 박정, 박훈철, 윤광준, 구남서, 이재화, "가정 변형률 솔리드 요소를 이용한 복합재 샌드위치 평판의 저속충격 해석," 한국항공우주학회지, 제 30권, 제7호, 2002, pp. 44-50.
  13. Palazotto, A.N., Herup, E. J., and Gummadi, N. L. B. "Finite Element Analysis of Low-Velocity Impact on Composite Sandwich Plates," Composite Structures, Vol 49, 2000, pp. 209-227. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(99)00136-1
  14. Tsai, C. Z., Wu, E., and Luo, B. H., "Forward and Inverse Analysis for Impact on Sandwich Panels," AIAA Journal, Vol 36, No. 11, 1998, pp. 2130-2136. https://doi.org/10.2514/2.317
  15. 김인걸, 김준, "저속충격을 받는 복합적층판의 역함수 문제에 대한 실험적 상관관계," 한국복합재료학회지, 제11권, 제3호, 1998, pp.24-38.