취성특성을 가진 탄소섬유복합체의 인장특성을 결정하기 위해 ASTM D 3 0 39에 따라 인장시험을 실시하였다. 극한시 점에 박리, 부분파단으로 인해 스트레인 게이지의 계측값의 변동성이 커져 신뢰성을 확보하기 어렵기 때문에 극한응력과 탄성 계수를 이용한 유효극한변형률을 제안하고, 극한계측변형률과 상호보완하였다. 특히 게이지가 비정상적으로 작용할 경우에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 또한 유효극한변형률을 결정하는 탄성계수는 단일시편에서 여러 변형률 구간에 대하여 평가하여 비교 검증할 수 있다.

Recently, with the rapid development in the industries such as an iron mill and chemical plants, there is enlarged by the use of the piping. Sepecially, the piping connected with a fluid, if it is increase the speed of running fluid, ought to generate cavitation phenomenon with unbalanced pressure. So, the cavitation phenomenon cause serious damage of the piping, because it generate erosion and corrosion in the piping. In this study, the steel pipe piping water (SPPW) and SPPW on weldment were tested by using of cavitation-erosion test apparatus with nozzle and were investigated under the marine environment of liquid. (specific resistance : 25 Omega. cm) The main results obtained are as follows : 1) The total weight loss and weight loss rate of affected zone of weldment by corrosion-erosion in the sea water are more increased than that of base metal. 2) The electrode potential by corrosion-erosion in the sea water becomes less noble than that of base metal, and current density is more increased. 3) As time goes by, the total weight loss and weight loss rate by cavitation erosion-corrosion in air-liquid 2 phase flow become more increased then those in only liquid solution. but these values turn to be decreased.

탄소섬유 시편의 폭(12mm, 36mm, 48mm)을 변수로 총 30회 인장시험을 실시하였다. 항복 후 응력이 재분배되어 물성치가 평균화되는 강재/철근의 인장시험과는 달리 탄소섬유는 그 취성특성으로 급격히 파단하고, 응력재분배를 기대하기 어렵다. 시편제작 및 설치오차 등이 응력 편차의 주요원인이며, 일부 W1.5, W2.0시편의 부분파단 및 단면확장부의 박리 또한 극한강도의 편차를 유발하였다. 이러한 편차요인에 의한 파단응력의 변동성이 폭에 따른 파단응력의 변화보다 큰 것으로 추정되며, 이 편차를 정량화하여 평가 및 보정이 필요하다.

취성재료인 탄소섬유보강폴리머(CFRP)의 시편시험에서 총변형량과 유효길이로서 유도되는 환산변형률을 도입하고, 환산변형률의 장점을 기술하였다. 일반적으로 재료의 인장물성을 결정하기 위해 스트레인 게이지 측정값을 사용하지만, 취성특성을 가지는 CFRP에서는 항상 유효한 것은 아니다. 그 이유는 취성재료에서는 응력재분배를 할 수 없으며, 스트레인 게이지의 측정값은 국부거동만을 나타기 때문이다. 따라서 환산변형률은 취성재료의 인장인장특성의 평균값을 측정하고 변형률과 측정값을 검증하는 보조지표로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 환산변형률은 1) 제작 오차(편차) 와 세팅 오차(정렬 불량)에 의해 발생하는 초기 내부 변형률에 기인한 영향과 2) 불균일 변형분포로 인한 부분파단 이후 거동을 명확히 가시화하는 장점이 있다.

탄소섬유보강폴리머(CFRP)는 경량이며, 성형성 및 작업성이 뛰어나 보수보강재료로서 널리 사용되고 있다. 하지만, 연성재료인 철근과는 달리 CFRP는 취성재료이므로, 철근에서 사용되는 전통적인 설계접근 방법을 적용하는 것은 부적합하다. 연성재료인 철근은 항복이후 요소사이의 응력재분배가 이뤄져 복합요소의 거동은 평균화된다. 따라서 복합요소의 응력 평균은 단위요소의 평균과 같고, 표준편차는 더 작아진다. 따라서 연성재료의 설계값은 증가시킬 수 있으나, 안전측, 실무적 접근에서 고정값을 사용한다. 반면 취성재료의 경우, 응력재분배를 기대하기 어려워 복합요소의 거동은 더 약한 요소에 의해 결정된다. 이에 복합요소의 응력의 평균값과 표준편차는 감소한다. 따라서 취성재료의 설계값은 요소수가 증가할수록 감소한다. 이 논문에서는 취성재료에서 정규분포를 가지는 단위요소가 요소 결합에 따라 와이블 분포를 가지게 됨을 증명하고, 이를 반영하여 하중이 작용하는 면적에 따른 물성치의 보정식을 제안하였다.

In this study, tensile properties of carbon fiber reinforced polymers(CFRP) with and without epoxy resin were compared by direct tension test. Although the strength contribution of resin is generally neglected because it is relatively infinitesimal and hard to be evaluated on-site application, resin enables CFRP itself to have higher strength and stiffness by arranging the layout of carbon fiber bundle, by decreasing the stressed effective length and by stress redistribution between fibers.