고무변성 에폭시 수지의 균열진전과정과 음향방출 특성

Abstract

균열선단에 발생하는 손상역은 재료의 파괴인성 메카니즘을 알 수 있게 하는 중요한 영역이다. 본 연구에서는 고무변성 에폭시 수지의 균열선단 손상역의 생성 및 성장 과정을 음향방출법을 이용하여 조사하였다. 고무변성 에폭시 수지의 고무함량은 5wt%와 15 wt%로 하였고, 3점 굽힘시험편을 사용하여 모드 1 파괴시험에 대한 각 시험편의 파괴인성값을 구하였다. 또한, 균열선단의 손상역과 그 내부의 고무입자 변형상태를 편광현미경과 원자력간 현미경을 사용하여 관찰하였다. 고무변성 에폭시 수지의 균열선단부의 손상역은 파괴하중의 약 13% 하중에서 생성이 되어, 약 57% 하중까지 균열개시 없이 성장하였다. 57% 하중 근처에서 개시한 균열은 최대하중부근까지 고착·활강거동을 반복하면서 안정/불안정 파괴로 진전하였다. 이 과정에서 발생한 음향방출신호의 시간·주파수 분석결과, 고무입자 내부에서의 케비테이션 생성단계에서 주파수대역은 0.15~0.20 ㎒ 이었고, 그 후의 안정 및 불안정시의 주파수 대역은 0.20~0.30㎒ 이었다. The damage zone around a crack tip occurring before the fracture is a significant domain. which affects the toughening mechanism of materials. In this study. the growth process of` damage zone in the vicinity of crack tip for rubber-modified epoxy resin is investigated using an acoustic emission(AE) analysis. The weight fractions of rubber(CTBN 1300x8) in rubber-modified epoxy resin are 5 wt% and 15 wt%. The fracture toughness(K1c) and the fracture energy(C1c) were measured using 3 point bending single-edge notched specimens. The damage zone and rubber particles distributed around the crack tip were observed by a polarized optical microscope and an atomic force microscope(AFM). The damage zone around crack tip o l rubber-modified epoxy resin was formed at 13 YO loading and developed until 57 Yo loading of the fracture load. The crack initiated at 57 Yo loading grew repeatedly in the stick-slip propagation behavior. Based on time-frequency analysis. it was confirmed that AE signals with frequency bands of 0.15-0.20 MHz and 0.20-0.30 MHz were generated from cavitation and stable/unstable cracking inside the damage zone.