다양한 센서 신호를 이용한 복합적층판의 고속충격 손상 특성 연구

Abstract

복합재는 금속보다 높은 비강성과 비강도를 갖는 장점 때문에 군용기와 민항기의 주요 구조물로 사용이 증대되고 있다. 하지만 복합재의 기계적인 특성은 충격에 의해 심각하게 저하된다. 특히, 우박, 고속 택싱에 의한 파편과의 고속 충격은 작은 질량임에도 불구하고 구조물과 서브시스템에 심각한 손상을 줄 수 있다. 그러나 한 가지 센서 또는 기존의 기법을 사용하여 복합재의 손상을 탐지하기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 복합적층판의 고속충격에 의한 손상 개시와 전파를 모니터링하기 위해 PVDF 센서와 AE 센서를 사용하였다. 센서 신호를 분석하기 위해 웨이블릿 변환을 사용하였다. 충격에너지가 증가할수록 고주파 신호가 증가하였고 PVDF 센서와 AE 센서 신호에서 유사한 경향을 알 수 있었다. 결과적으로 복합적층판의 고속충격손상을 감지하고 특성화하는 다양한 센싱 기법을 제시하였다. The use of advanced composite materials in main structures of military and civil aircraft has been increased rapidly because of their considerable metals in high specific strength and stiffness. However, the mechanical properties of composite materials may severely degrade in the presence of damage. Especially, the high-velocity impact such as a hailstorm, and a small piece of tire or stone during high taxing, can cause considerable damage to the structures and sub-system in spite of a very small mass. However, it is not easy to detect the damage in composite plates using a single sensor or any conventional methods. In this paper, the PVDF sensors and AE sensors were used for monitoring high-velocity impact damage initiation and propagation in composite laminates. The WT(wavelet transform) is used to decompose the sensor signals. In the PVDF sensor and AE sensor signal analysis, amounts of high-frequency signals are increased when the impact energy is increased. PVDF sensor and AE sensor signal appeared similar results. This study shows how various sensing techniques can be used to characterize high-velocity impact damage of advanced composite laminates.