본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

복합재-알루미늄 양면겹치기 조인트를 이용한 접착제의 극저온 물성 평가
Evaluation of Cryogenic Performance of Adhesives Using Composite-Aluminum Double Lap Joints

강상국   (한국과학기술원 기계공학과 항공우주공학전공UU0001375  ); 김명곤   (한국과학기술원 기계공학과 항공우주공학전공UU0001375  ); 공철원   (한국항공우주연구원 구조그룹CC0186835  ); 김천곤   (한국과학기술원 기계공학과 항공우주공학전공UU0001375  );
  • 초록

    극저온 추진제 탱크를 개발하는 과정에서 복합재와 알루미늄 라이너를 접합하기 위한 접착제의 선택은 탱크의 안전성과도 직결된 매우 중요한 문제이다. 따라서 적합한 극저온용 접착제를 선택하기 위해 3종류의 접착필름이 선정되었으며 극저온용으로 개발된 탄소섬유/에폭시와 라이너 재료로 사용되는 알루미늄으로 구성된 양면 겹치기 조인트 시편을 제작하였다. 제작된 시편을 극저온 환경챔버를 사용하여 상온과 $-150^{\circ}C$ 에서 인장실험을 수행하여 각 접착제의 접착강도를 비교하였으며 파손 특성을 분석하였다. 또한 양면 겹치기 조인트 시편의 각 구성재료의 온도에 따른 기계적 물성변화를 측정하였으며 이를 이용하여 ABAQUS를 통한 유한요소해석을 수행하여 양면 겹치기 조인트 시편의 인장시험결과를 분석하였다.


    In the development of a cryogenic propellant tank, the proper selection of adhesives to bond composite and metal liner is important for the safety of operation. In this study, 3 types of adhesives were tested for the ability to bond CFRP composites developed for cryogenic use and aluminum alloy (Al 6061-T6) for lining the tank using double-lap joint specimens. The double-lap joint specimens were tested inside an environmental chamber at room temperature and cryogenic temperature ( $-150^{\circ}C$ ) respectively to compare the bond strength of each adhesive and fracture characteristics. The material properties with temperature of component materials of double-lap joints were measured. In addition, ABAQUS was used for the purpose of analyzing the experimental results.


  • 주제어

    양면 겹치기 조인트 .   극저온 환경 .   접착제.  

  • 참고문헌 (15)

    1. A. Pasquier, V. Peypoudat, Y. Prel, 'Liquid Hydrogen Composite Tank for Two Stages To Orbit Reusable Launch Vehicle,' 23rd International Symposium on Space Technology and Science, 2002 
    2. T. Shimoda, Y. Morino, T. Ishikawa, T. Morimoto, S. Cantoni, 'Study of CFRP Application to Cryogenic Fuel Tank for RLV,' Proceeding of the Japan International SAMPE Symposium, Vol. 7, 2001, pp. 275-278 
    3. T. Shimoda, J. He, 'Cryogenic Mechanical Performance of Film Adhesive as applied for Aluminum-linded CFRP Propellant Tanks,' 24th International Symposium on Space Technology and Science, 2004 
    4. A. K. Roy, S. L. Donaldson, 'Moisture and Temperature Effects on Bonded composite Double-lap Shear Specimens,' Advanced materials: development, characterization processing, and mechanical behavior, 1996, pp. 73-74 
    5. 김명곤, 강상국, 김천곤, 공철원, '극저온 환경에서 탄소섬유강화 복합재의 인장물성에 관한 연구' 한국복합재료학회지, 제17권, 제6호, 2004, pp. 52-57     
    6. R. Heydenreich, 'Cryotanks In Future Vehicles,' Cryogenics, Vol. 38, 1998, pp. 125-130 
    7. B. W. Grimsley, R. J. Cano, N. J. Johnson, A. C. Loos, W. M. McMahon, 'Hybrid Composites for LH2 Fuel Tank Structure,' International SAMPE Technical Conference Series, Vol. 33, 2001, pp. 1224-1235 
    8. T. Sawa, H. Suga, 'Finite-element Stress Analysis of Double-lap Adhesive Joints,' Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 10, No. 12, pp. 1255-1271, 1996 
    9. K. S. Whitley, T. S. Gates, 'Thermal/mechanical Response and Damage Growth in Polymeric Composites at Cryogenic Temperatures,' Structures, structural dynamics, and materials conference; 10th AIAA/ASME/ASCE/AHS adaptive structures forum, 4th AIAA non-deterministic approaches forum, 3rd AIAA gossamer spacecraft forum, 2002 
    10. Y. Weitsman, 'Residual Thermal Stresses in a Symmetric Double-lap Joint,' Journal of Thermal Stresses, Vol. 3, No.4, 1980, pp. 521-535 
    11. J. He, T. Shimoda, Y. Morino, S. Mizutani, 'Cryogenic Bond Strength of Adhesives for CFRP Liquid-Propellant Tanks of RLV,' 23rd International Symposium on Space Technology and Science, 2002 
    12. G. A. Schoeppner, A. K .Roy, S. L. Donaldson, 'Damage Progression in Bonded Composites Double-lap Joints,' Structures, structural dynamics and materials conference, 1996, pp. 1594-1604 
    13. L. Tong, 'An Assessment of Failure Criteria to Predict the Strength of Adhesively Bonded Composite Double Lap Joints,' Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 16, No.8, 1997 pp. 698-713 
    14. G. Vendroux, M. Auberon, J. Dessaut, 'Cryogenic Composite Tanks: Structural analysis and manufacturing concepts,' 42nd International SAMPE Symposium, 1997, pp. 828-838 
    15. N. Rastogi, S. R. Soni, A. Nagar, 'Thermal Stresses in Aluminum-to-composite Double-lap Bonded Joints,' Advances in Engineering Software, Vol. 29, No. 3-6, 1998, pp. 273-281 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Shon, Min-Young ; Kim, Jong-Ho ; Kim, Jong-Hak 2009. "Experimental examination for effect of voids on bonding performance in cryogenic temperature condition" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials, 22(2): 14~17     
    2. Kim, Hyo-Jin ; Lee, Sih-Joong ; Han, Sang-Ho ; Kim, Sang-Kuk ; Park, Seong-Jun 2009. "Effect of Cold Temperature Dry and Elevated Temperature Wet on Mechanical Properties of CFRP Composites" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials, 22(3): 60~65     

 저자의 다른 논문

  • 강상국 (4)

    1. 2003 "광섬유센서를 이용한 우주환경하에서 복합재료 적층시편의 노화에 따른 열팽창계수변화 측정" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 31 (10): 21~26    
    2. 2004 "극저온 환경에서 탄소섬유강화 복합재의 인장 물성에 관한 연구" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 17 (6): 52~57    
    3. 2006 "복합재/알루미늄 링 시편의 극저온 특성 평가" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 34 (9): 25~32    
    4. 2006 "경화온도와 자긴 압력이 Type 3 극저온 추진제 탱크에 미치는 영향 연구" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 19 (4): 31~38    
  • 김명곤 (4)

  • 공철원 (5)

  • 김천곤 (72)

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠
이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기