KR20180129352A - Monitoring method of CFRP damage - Google Patents

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KR20180129352A
KR20180129352A KR1020170065241A KR20170065241A KR20180129352A KR 20180129352 A KR20180129352 A KR 20180129352A KR 1020170065241 A KR1020170065241 A KR 1020170065241A KR 20170065241 A KR20170065241 A KR 20170065241A KR 20180129352 A KR20180129352 A KR 20180129352A
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Abstract

The present invention measures an electric resistance change rate when using a carbon fiber reinforced plastic structure to predict a damage degree for each deformation step in accordance with the measured electric resistance change rate, so that durability can be predicted since it can be predicted that how much the carbon fiber reinforced plastic structure can further endure falling impact energy afterwards. Moreover, the deformation step can be monitored during use, so that a deformation degree can be predicted, in advance, before damage such as interlayer separation and drilling occurs to prevent damage.

Description

탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법{Monitoring method of CFRP damage}[0001] Monitoring method of CFRP damage [0002]

본 발명은 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소섬유강화플라스틱 구조물에 전극을 구비하고 낙하 충격에 대한 전기저항 변화율에 따라 손상 정도를 변형 단계별로 구분하여 모니터링할 수 있는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of monitoring damage of a carbon fiber-reinforced plastic structure, and more particularly, to a method of monitoring damage of a carbon fiber-reinforced plastic structure by providing an electrode in a carbon fiber reinforced plastic structure and monitoring the degree of damage according to a change rate of electrical resistance To a method for monitoring damage of a carbon fiber reinforced plastic structure.

일반적으로 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)은 탄소섬유를 강화재로 사용하는 복합재료이다. 탄소섬유강화플라스틱은 고강도, 고강성의 경량 구조재로서 비행기, 자동차, 구조물 등 다양한 분야에 활발하게 이용되고 있다. 비행기, 자동차, 구조물 등과 같이 높은 안정성이 요구되는 구조체에 적용되기 때문에, 손상을 검출할 수 있는 기술에 대한 관심이 증대되고 있다.Generally, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is a composite material using carbon fiber as reinforcement. Carbon fiber reinforced plastic is a lightweight structural material with high strength and high rigidity and is being actively used in various fields such as airplane, automobile, and structure. Because it is applied to structures requiring high stability such as airplanes, automobiles, structures, etc., there is growing interest in techniques for detecting damage.

종래에는 구조물과 별도로 변형이나 손상을 측정할 수 있는 센서 등을 추가적으로 설치하여 검사하고자 하는 특정 부분의 검사를 실시하거나, 음향 센서 등 검사 장비를 통해 스캔 하거나, 육안 등으로 손상 여부를 판단하였다. Conventionally, a sensor capable of measuring deformation or damage separately from the structure has been additionally provided to inspect a specific part to be inspected, to scan through an inspection device such as an acoustic sensor, or to determine whether it is damaged by visual inspection.

그러나, 센서를 추가 설치하는 경우 비용이 많이 드는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 검사 대상이 되는 부분이 매우 광범위하므로 센서의 설치에는 한계가 있다. 또한, 검사 장비를 이용하거나 육안으로 검사할 경우 이미 파손이나 손상이 발생된 이후에서야 확인이 가능하기 때문에 안전성 확보에 문제점이 있다. However, there is a problem in that the additional installation of the sensor is costly, and there is a limit to the installation of the sensor because the part to be inspected is very wide. In addition, when the inspection equipment is used or the inspection is performed by the naked eye, there is a problem in ensuring safety since it can be confirmed only after the breakage or damage has occurred.

한국등록특허 10-0682574호Korean Patent No. 10-0682574

본 발명의 목적은, 낙하 충격에 대한 전기저항 변화율에 따라 낙하 충격에 대한 손상 정도를 변형 단계별로 구분하여 모니터링할 수 있는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a method for monitoring damage of a carbon fiber reinforced plastic structure capable of monitoring the degree of damage of a falling impact according to a change rate of electric resistance against a drop impact and classifying the damage degree according to the change step.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법은, 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들이 적층되어 형성된 시편에서 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 복수의 전극들이 구비하고, 상기 시편을 대상으로 충격에너지를 변화시키며 낙하 충격 시험을 실시하고, 상기 낙하 충격 시험 동안 상기 전극들의 전기저항 변화를 측정하여, 낙하 충격에 따른 변형 단계를 상기 전기저항 변화율에 따라 탄성(elastic) 단계, 덴트(dent) 단계, 층간분리(delamination) 단계 및 천공(puncture) 단계로 분류하는 알고리즘을 구축하는 데이터 구축단계와; 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들을 적층하고, 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 상기 복수의 전극들을 서로 소정간격 이격되게 배치하고 전선을 연결하여, 상기 시편과 동일한 구조를 가지는 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 제조하는 제조단계와; 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 사용하는 동안, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 전극들에 전류를 공급하여, 전기저항 변화를 측정하는 측정단계와; 상기 측정단계에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 판단하는 모니터링 단계를 포함한다.A method for monitoring damage of a carbon fiber-reinforced plastic structure according to the present invention is a method for monitoring damage of a carbon fiber-reinforced plastic structure comprising a plurality of electrodes on at least one sheet of a plurality of carbon fiber- The impact test is performed on the specimen by varying the impact energy, and the change in electrical resistance of the electrodes during the drop impact test is measured. The deforming step according to the drop impact is performed in an elastic step A dent step, a delamination step, and a puncture step; a step of constructing an algorithm for classifying an algorithm into a dent step, a delamination step and a puncture step; The plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets are laminated, and the plurality of electrodes are arranged on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, A step of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic structure; A measuring step of measuring an electrical resistance change by supplying an electric current to the electrodes of the carbon fiber-reinforced plastic sheet while using the carbon fiber-reinforced plastic structure; And a monitoring step of substituting the rate of change in electrical resistance measured in the measuring step into the algorithm and determining a deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the measured rate of change in electrical resistance.

본 발명의 다른 측면에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법은, 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들이 적층되어 형성된 시편에서 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 복수의 전극들이 구비하고, 상기 시편을 대상으로 충격에너지를 변화시키며 낙하 충격 시험을 실시하고, 상기 낙하 충격 시험 동안 상기 전극들의 전기저항 변화를 측정하여, 낙하 충격에 따른 변형 단계를 상기 전기저항 변화율에 따라 탄성(elastic) 단계, 덴트(dent) 단계, 층간분리(delamination) 단계 및 천공(puncture) 단계로 분류하는 알고리즘을 구축하는 데이터 구축단계와; 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들을 적층하고, 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 상기 복수의 전극들을 서로 소정간격 이격되게 배치하고 전선을 연결하여, 상기 시편과 동일한 구조를 가지는 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 제조하는 제조단계와; 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 사용하는 동안, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 전극들에 전류를 공급하여, 전기저항 변화를 측정하는 측정단계와; 상기 측정단계에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 판단하고, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물에 가해진 충격 에너지를 도출하고, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 수명을 예측하는 모니터링 단계를 포함하고, 상기 전기저항 변화율이 0이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형이 탄성 단계로 판단하고, 상기 전기저항 변화율이 음수이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형단계가 덴트 단계로 판단하고, 상기 전기저항 변화율이 양수이고 최대 전기저항 변화율 미만이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형 단계가 층간 분리 단계로 판단하고, 상기 전기저항 변화율이 양수이고 상기 최대 전기저항 변화율 이상이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형 단계가 천공 단계로 판단한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of monitoring a damage of a carbon fiber-reinforced plastic structure, comprising the steps of: forming a plurality of electrodes on at least one sheet of the plurality of carbon fiber- The method includes the steps of: performing a drop impact test by varying the impact energy on the specimen; measuring an electrical resistance change of the electrodes during the drop impact test; a datal step, a delamination step, and a puncture step, in accordance with an embodiment of the present invention; The plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets are laminated, and the plurality of electrodes are arranged on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, A step of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic structure; A measuring step of measuring an electrical resistance change by supplying an electric current to the electrodes of the carbon fiber-reinforced plastic sheet while using the carbon fiber-reinforced plastic structure; Determining a deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the measured electrical resistance change rate by substituting the rate of change in electrical resistance measured in the measuring step into the algorithm, deriving an impact energy applied to the carbon fiber- And a monitoring step of predicting the life of the carbon fiber-reinforced plastic structure. If the rate of change of electrical resistance is 0, the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged as an elastic step, and if the electrical resistance change rate is negative, When the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged to be a dent step, the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged to be an interlayer separation step when the electrical resistance change rate is positive and less than the maximum electrical resistance change rate, Is a positive number and is equal to or higher than the maximum electric resistance change rate, The deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is determined as a perforation step.

본 발명은, 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 사용시 전기저항 변화율을 측정하여, 측정된 전기저항 변화율에 따라 손상 정도를 변형 단계별로 예측할 수 있으므로, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물이 추후 얼만큼의 낙하충격 에너지를 더 견딜 수 있는지 예측도 가능하므로 수명 예측이 가능하다. According to the present invention, when the carbon fiber reinforced plastic structure is used, the rate of change in electrical resistance can be measured, and the degree of damage can be predicted according to the measured rate of change in electrical resistance. Therefore, Prediction of life can be made because it can be predicted more durable.

또한, 사용중에 변형 단계를 모니터링할 수 있으므로, 층간분리나 천공 등의 파손이 발생하기 이전에 변형 정도를 미리 예측하여 파손을 방지하는 것이 가능하다. In addition, since the deformation step can be monitored during use, it is possible to predict the degree of deformation before breakage such as interlayer separation or perforation occurs, thereby preventing breakage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 탄소섬유강화플라스틱 시트를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형에 따른 전기저항 변화율을 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic view of a carbon fiber reinforced plastic structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the carbon fiber-reinforced plastic sheet shown in FIG. 1. FIG.
3 is a view showing a step of deforming a carbon fiber-reinforced plastic structure according to the present invention.
4 is a graph showing the rate of change of electrical resistance according to the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 때해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물이 개략적으로 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 탄소섬유강화플라스틱 시트를 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a carbon fiber reinforced plastic structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the carbon fiber-reinforced plastic sheet shown in FIG. 1. FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 손상 모니터링이 가능한 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)은, 절연 시트(12)사이에 적층된 적어도 하나 이상의 탄소섬유강화플라스틱 시트(11)와, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트(11)에 구비된 복수의 전극들(30)을 포함한다.1 and 2, a carbon fiber-reinforced plastic structure 10 capable of damage monitoring according to an embodiment of the present invention includes at least one carbon fiber-reinforced plastic sheet 11 laminated between insulating sheets 12, And a plurality of electrodes 30 provided on the carbon fiber-reinforced plastic sheet 11.

상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)은 플레이트 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.The carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is formed in a plate shape.

상기 탄소섬유강화플라스틱 시트(11)는, 탄소섬유들이 직조된 직물이 수지에 함침되어 시트 형상으로 형성된다.The carbon fiber-reinforced plastic sheet (11) is formed into a sheet shape by impregnating a fabric in which carbon fibers are woven into a resin.

상기 절연 시트(12)는, 유리섬유들이 수지에 함침되어 시트 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.The insulating sheet 12 will be described as an example in which glass fibers are impregnated with a resin to form a sheet.

본 실시예에서는, 2장의 상기 절연 시트들(12)사이에 2장의 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트들(11)이 적층된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 탄소섬유 강화플라스틱 시트들(11)의 개수는 다양하게 구비될 수 있다. In the present embodiment, two carbon fiber-reinforced plastic sheets 11 are laminated between two insulating sheets 12, for example. However, the number of the carbon fiber-reinforced plastic sheets 11 is not limited thereto.

상기 복수의 전극들(30)은, 서로 마주하게 배치된 2장의 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트들(11) 사이에 구비된다. 즉, 상기 복수의 전극들(30)은, 상기 2장의 탄소섬유강화플라스틱 시트들(11)중 적어도 하나에서 다른 하나를 향한 표면에 구비된다. The plurality of electrodes 30 are provided between two carbon fiber-reinforced plastic sheets 11 arranged to face each other. That is, the plurality of electrodes 30 are provided on at least one of the two carbon fiber-reinforced plastic sheets 11 facing the other.

상기 복수의 전극들(30)은, 서로 소정간격 이격된 위치에 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 복수의 전극들(30)은 2개가 한 쌍을 이루도록 배치되고, 총 4개가 구비된 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 상기 복수의 전극들(30)은 한 쌍의 제1전극들(31)과 다른 한 쌍의 제2전극들(32)을 포함한다. 상기 복수의 전극들(30)은 은 페이스트(silver paste)인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 복수의 전극들(30)이 은 페이스트로 형성되어, 전선(33)과 탄소섬유들간의 접촉 저항이 최소화될 수 있다. The plurality of electrodes 30 are formed at positions spaced apart from each other by a predetermined distance. In the present embodiment, the plurality of electrodes 30 are arranged so as to form a pair of two, and a total of four electrodes 30 are provided. That is, the plurality of electrodes 30 includes a pair of first electrodes 31 and a pair of second electrodes 32 different from each other. For example, the plurality of electrodes 30 may be a silver paste. The plurality of electrodes 30 may be formed of a silver paste so that the contact resistance between the electric wire 33 and the carbon fibers can be minimized.

상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)에는 상기 전극들(30)사이의 전기저항 변화를 측정하는 측정부(미도시)와, 상기 측정부(미도시)에서 측정한 전기저항 값을 미리 설정된 알고리즘에 대입하여 변형 단계를 판단하는 제어부(미도시)가 연결될 수 있다.The carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is provided with a measurement unit (not shown) for measuring a change in electrical resistance between the electrodes 30 and an electrical resistance value measured by the measurement unit (not shown) And a control unit (not shown) for determining the deformation step may be connected.

상기 측정부(미도시)는, 멀티미터(Multimeter)가 사용된다. 상기 측정부(미도시)는, 상기 제1전극들(31)사이의 전기저항을 측정하고, 상기 제2전극들(32)사이의 전기저항을 측정하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 서로 다른 시트에 구비된 전극들 사이의 전기저항을 측정하여 데이터로 구축하는 것도 물론 가능하다. A multimeter is used as the measuring unit (not shown). The measurement unit (not shown) measures the electrical resistance between the first electrodes 31 and measures the electrical resistance between the second electrodes 32, for example. However, the present invention is not limited to this, and it is of course possible to measure the electrical resistance between the electrodes provided on different sheets and to construct them from the data.

상기 제어부(미도시)는 시편을 이용한 낙하충격 시험시 데이터가 알고리즘으로 구축되어 미리 저장되고, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)의 모니터링시 상기 알고리즘을 통해 변형 단계를 판단한다.The control unit (not shown) constructs an algorithm for the drop impact test using the specimen and stores the data in advance. When monitoring the carbon fiber-reinforced plastic structure 10, the algorithm determines the deformation step.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법을 설명하면, 다음과 같다.A method for monitoring damage of a carbon fiber reinforced plastic structure according to an embodiment of the present invention will now be described.

먼저, 시편을 이용하여 낙하충격 시험(Drop weight impact test)을 실시하여, 충격 에너지(Input Energy)에 따른 전기저항 변화율에 대한 데이터를 알고리즘으로 구축한다.First, a drop weight impact test is performed using a test piece, and data on the rate of change in electric resistance according to the input energy is constructed by an algorithm.

상기 시편은, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트들(11)과 상기 절연 시트들(12)이 적층되고, 상기 탄소섬유강화 플라스틱 구조물(10)과 동일하게 형성된다. The specimen is formed in the same manner as the carbon fiber reinforced plastic structure 10, and the carbon fiber-reinforced plastic sheets 11 and the insulating sheets 12 are laminated.

상기 낙하 충격 시험은, 스트라이커(20)를 이용하고, 충격 에너지를 변화시키면서 상기 전극들(30)사이의 전기저항 변화를 측정하는 시험이다.The drop impact test is a test for measuring a change in electrical resistance between the electrodes 30 while changing the impact energy by using the striker 20. [

상기 측정부(미도시)는, 상기 전극들(30)에 전류를 공급하여, 상기 제1전극들(31)사이의 전기저항 변화를 측정하고, 상기 제2전극들(32)사이의 전기저항 변화를 측정한다. The measurement unit (not shown) supplies a current to the electrodes 30 to measure the change in electrical resistance between the first electrodes 31 and the electrical resistance between the second electrodes 32 Change is measured.

상기 제어부(미도시)는, 상기 낙하 충격에 따른 변형 단계를 상기 전기저항 변화율에 따라 복수의 변형 단계로 분류하는 알고리즘을 구축한다.The control unit (not shown) constructs an algorithm for classifying the deformation step corresponding to the falling impact into a plurality of deformation steps according to the rate of change in electrical resistance.

도 3은 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형에 따른 전기저항 변화율을 나타낸 그래프이다. 3 is a view showing a step of deforming a carbon fiber-reinforced plastic structure according to the present invention. 4 is a graph showing the rate of change of electrical resistance according to the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 낙하 충격에 따른 변형 단계는 탄성(elastic) 단계(A), 덴트(dent) 단계(B), 층간분리(delamination) 단계(C) 및 천공(puncture) 단계(D)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the deforming step according to the falling impact may be performed in an elastic step (A), a dent step (B), a delamination step (C), and a puncture step (D).

도 3a는, 상기 탄성 단계(A)를 나타낸다. 상기 탄성 단계(A)는 탄성 구간내에서 변형으로 초기 상태로 복원이 가능한 상태이다. Figure 3a shows the elastic step (A). The elasticity step (A) is a state capable of restoring to an initial state due to deformation in an elastic section.

도 4를 참조하면, 상기 탄성 단계(A)는 손상 없이 초기 상태로 복원이 가능하기 때문에, 상기 전기저항 변화율이 0인 구간으로 설정된다.Referring to FIG. 4, since the elasticity step (A) can be restored to an initial state without being damaged, the rate of change in electrical resistance is set to zero.

도 3b는, 상기 덴트 단계(B)를 나타낸다. 상기 덴트 단계(B)는 소성 변형이 발생한 것이며, 낙하 충격에 의해 움푹 패인 상태이다. 상기 덴트 단계(B)는 낙하 충격으로 움푹 패이면서 전기적 네트워크가 압착되기 때문에 상기 전기저항이 감소하는 구간이다. 따라서, 상기 전기저항 변화율이 음수이다. Figure 3b shows the dent step (B). The dent step (B) is a state in which plastic deformation has occurred and is in a recessed state due to a drop impact. The dent step (B) is a period in which the electric resistance is reduced because the electric network is squeezed while being dented by the drop impact. Therefore, the electrical resistance change rate is negative.

도 4를 참조하면, 상기 덴트 단계(B)는 상기 전기저항 변화율은 음수인 구간으로 설정된다. Referring to FIG. 4, in the dent step (B), the electrical resistance change rate is set to a negative value.

도 3c는 상기 층간분리 단계(C)를 나타낸다. 상기 층간분리 단계(C)는 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트들(11) 사이나 상기 절연 시트와 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트(12) 사이가 층간 분리를 일으킨 상태이다. 상기 층간분리 단계(C)는 낙하 충격에 의해 층간 분리가 발생하여 전기적 네트워크가 끊어진 상태이므로 상기 전기저항이 증가하는 구간이다. FIG. 3C shows the interlayer separation step (C). The interlayer separation step (C) is a state in which the carbon fiber-reinforced plastic sheets (11) or the insulating sheet and the carbon fiber-reinforced plastic sheet (12) are separated from each other. In the interlayer separating step (C), the electrical resistance is increased because the interlayer separation occurs due to drop impact and the electrical network is disconnected.

도 4를 참조하면, 상기 층간분리 단계(C)에서 상기 전기저항 변화율은 양수를 나타내고, 최대 전기저항 변화율 미만인 구간이다. 즉, 본 실시예에서는 상기 최대 전기저항 변화율은 3.25인 것으로 예를 들어 설명한다. 도 4를 참조하면, 상기 전기저항 변화율이 3.25이상이면 전기저항 변화율의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, in the interlayer separating step (C), the rate of change in electrical resistance is a positive number, which is less than the rate of maximum electrical resistance change. That is, in this embodiment, the maximum electric resistance change rate is 3.25, for example. Referring to FIG. 4, it can be seen that when the rate of change in electrical resistance is 3.25 or more, there is almost no change in the rate of change in electrical resistance.

도 3d는 상기 천공 단계(D)를 나타낸다. 상기 천공 단계(D)는 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트(11)에 구멍이 생겨 구멍이 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트(11)를 관통한 상태이다. 상기 천공 단계(D)는 상기 구멍으로 인해 전기적 네트워크가 완전히 끊어진 상태이므로, 다른 변형 단계들에 비해 전기저항 변화율이 가장 크다. 또한, 상기 천공 단계(D)는, 가장 높은 최대 전기저항 변화율이 측정된 이후에는 더 큰 낙하충격 에너지를 주더라도 더이상 전기저항 변화율의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다. FIG. 3D shows the drilling step (D). In the drilling step (D), a hole is formed in the carbon fiber-reinforced plastic sheet (11), and the hole penetrates the carbon fiber-reinforced plastic sheet (11). In the drilling step (D), the electrical network is completely disconnected due to the hole, and thus the rate of change in electrical resistance is the largest compared to other deformation steps. Further, in the drilling step (D), it can be seen that there is no further change in the rate of change of electrical resistance even after the highest maximum electrical resistance change rate is measured, even if a larger drop impact energy is given.

도 4를 참조하면, 상기 천공 단계(D)에서 상기 전기저항 변화율은 양수를 나타내고, 상기 최대 전기저항 변화율 이상인 구간을 나타낸다.Referring to FIG. 4, in the drilling step (D), the rate of change of electrical resistance represents a positive number, and represents a period that is equal to or greater than the maximum electrical resistance change rate.

상기와 같은 낙하 충격 시험을 통해 낙하 충격 에너지에 따른 전기저항 변화율을 측정하고, 그에 따른 변형 단계를 분류하는 알고리즘이 구축된다. An algorithm for measuring the rate of change of electrical resistance according to drop impact energy and classifying the corresponding deformation step is constructed through the drop impact test as described above.

이후, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)을 제조하여 사용시, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)에 구비된 전극들에 전류를 공급하여 전기저항 변화를 측정한다.Thereafter, when the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is manufactured and used, a current is supplied to the electrodes of the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 to measure a change in electrical resistance.

상기에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하면, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 판단할 수 있다.If the measured electrical resistance change rate is substituted into the algorithm, the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure can be determined according to the measured electrical resistance change rate.

예를 들어, 측정된 전기저항 변화율이 0이면, 상기 제어부(미도시)는 상기 알고리즘으로부터 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)의 변형 단계가 탄성단계(A)라고 판단할 수 있다.For example, if the measured rate of change in electrical resistance is 0, the controller (not shown) may determine from the algorithm that the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is an elastic step (A).

또한, 상기 측정된 전기저항 변화율이 음수이면, 상기 제어부(미도시)는 상기 알고리즘으로부터 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)의 변형 단계가 덴트단계(B)라고 판단할 수 있다. Also, if the measured rate of change of electrical resistance is negative, the controller (not shown) may determine from the algorithm that the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is a dent step (B).

또한, 상기 측정된 전기저항 변화율이 양수이고 상기 최대 전기저항 변화율 미만이면, 상기 제어부(미도시)는 상기 알고리즘으로부터 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)의 변형 단계가 층간분리단계(C)라고 판단할 수 있다. If the measured electrical resistance change rate is a positive number and less than the maximum electrical resistance change rate, the control unit (not shown) judges from the algorithm that the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 is an interlayer separation step (C) can do.

또한, 상기 측정된 전기저항 변화율이 양수이고 상기 전기저항 변화율이 최대 전기저항 변화율 이상이고 상기 전기저항 변화율의 변화가 거의 없으면, 상기 제어부(미도시)는 상기 알고리즘으로부터 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)의 변형 단계가 천공단계(D)라고 판단할 수 있다. If the measured rate of change in electrical resistance is positive and the rate of change in electrical resistance is greater than or equal to the maximum rate of change in electrical resistance and there is little change in the rate of change in electrical resistance, the controller (not shown) ) Can be determined as the drilling step (D).

또한, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)에 가해진 충격 에너지를 판단할 수 있다. In addition, the impact energy applied to the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 can be determined according to the measured rate of change in electrical resistance.

따라서, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)을 사용시 측정된 전기저항 변화율에 따라 단계별로 변형을 예측할 수 있으므로, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물(10)이 추후 얼만큼의 낙하충격 에너지를 더 견딜 수 있는지 예측도 가능하므로 수명 예측이 가능하다. Therefore, since the deformation can be predicted step by step according to the rate of change in electrical resistance measured at the time of using the carbon fiber-reinforced plastic structure 10, the carbon fiber-reinforced plastic structure 10 can be more resistant to falling impact energy Prediction is also possible, so life prediction is possible.

또한, 사용중에 변형 단계를 모니터링할 수 있으므로, 층간분리나 천공 등의 파손이 발생하기 이전에 변형 정도를 미리 예측하여 파손을 방지하는 것이 가능하다.
In addition, since the deformation step can be monitored during use, it is possible to predict the degree of deformation before breakage such as interlayer separation or perforation occurs, thereby preventing breakage.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 탄소섬유강화플라스틱 구조물 11: 탄소섬유강화플라스틱 시트
12: 절연시트 20: 스트라이커
30: 전극 10: Carbon fiber reinforced plastic structure 11: Carbon fiber reinforced plastic sheet
12: Insulation sheet 20: Striker
30: Electrode

Claims (8)

복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들이 적층되어 형성된 시편에서 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 복수의 전극들이 구비하고, 상기 시편을 대상으로 충격에너지를 변화시키며 낙하 충격 시험을 실시하고, 상기 낙하 충격 시험 동안 상기 전극들의 전기저항 변화를 측정하여, 낙하 충격에 따른 변형 단계를 상기 전기저항 변화율에 따라 탄성(elastic) 단계, 덴트(dent) 단계, 층간분리(delamination) 단계 및 천공(puncture) 단계로 분류하는 알고리즘을 구축하는 데이터 구축단계와;
상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들을 적층하고, 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 상기 복수의 전극들을 서로 소정간격 이격되게 배치하고 전선을 연결하여, 상기 시편과 동일한 구조를 가지는 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 제조하는 제조단계와;
상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 사용하는 동안, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 전극들에 전류를 공급하여, 전기저항 변화를 측정하는 측정단계와;
상기 측정단계에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 판단하는 모니터링 단계를 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.A plurality of electrodes are provided on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets in a specimen formed by laminating a plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets, and the impact energy is varied on the specimen to perform a drop impact test And measuring a change in electrical resistance of the electrodes during the drop impact test to determine a deformation step according to a falling impact according to the rate of change in electrical resistance in an elastic step, a dent step, a delamination step, a puncture step, and a puncture step;
The plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets are laminated, and the plurality of electrodes are arranged on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, A step of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic structure;
A measuring step of measuring an electrical resistance change by supplying an electric current to the electrodes of the carbon fiber-reinforced plastic sheet while using the carbon fiber-reinforced plastic structure;
And a monitoring step of substituting the rate of change in electrical resistance measured in the measuring step into the algorithm to determine a deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the measured rate of change in electrical resistance. . 청구항 1에 있어서,
상기 알고리즘에서는,
상기 전기저항 변화율이 0이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형이 탄성 단계로 판단하도록 설정되는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In this algorithm,
Wherein the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic structure is determined to be an elastic step when the rate of change of the electrical resistance is zero. 청구항 1에 있어서,
상기 알고리즘에서는,
상기 전기저항 변화율이 음수이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형단계가 덴트 단계로 판단하도록 설정되는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In this algorithm,
Wherein the deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure is determined to be a dent step when the rate of change in electrical resistance is negative. 청구항 1에 있어서,
상기 알고리즘에서는,
상기 전기저항 변화율이 양수이고 최대 전기저항 변화율 미만이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계가 층간 분리 단계로 판단하도록 설정되는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In this algorithm,
Wherein the deformation of the carbon fiber reinforced plastic structure is determined to be an interlayer separation step when the rate of change in electrical resistance is positive and less than the maximum rate of change in electrical resistance. 청구항 1에 있어서,
상기 알고리즘에서는,
상기 전기저항 변화율이 양수이고 최대 전기저항 변화율 이상이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계가 천공 단계로 판단하도록 설정되는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In this algorithm,
Wherein the deforming step of the carbon fiber-reinforced plastic structure is determined to be a piercing step when the rate of change of electrical resistance is a positive number and is greater than a maximum electrical resistance change rate. 청구항 1에 있어서,
상기 모니터링 단계에서는,
상기에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물에 가해진 충격 에너지를 도출하는 과정을 더 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In the monitoring step,
Further comprising the step of substituting the measured rate of change in electrical resistance into the algorithm to derive the impact energy applied to the carbon fiber-reinforced plastic structure. 청구항 1에 있어서,
상기 모니터링 단계에서는,
상기에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 수명을 예측하는 과정을 더 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.The method according to claim 1,
In the monitoring step,
Further comprising the step of substituting the rate of change in electrical resistance measured in the above step into the algorithm to predict the life of the carbon fiber-reinforced plastic structure. 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들이 적층되어 형성된 시편에서 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 복수의 전극들이 구비하고, 상기 시편을 대상으로 충격에너지를 변화시키며 낙하 충격 시험을 실시하고, 상기 낙하 충격 시험 동안 상기 전극들의 전기저항 변화를 측정하여, 낙하 충격에 따른 변형 단계를 상기 전기저항 변화율에 따라 탄성(elastic) 단계, 덴트(dent) 단계, 층간분리(delamination) 단계 및 천공(puncture) 단계로 분류하는 알고리즘을 구축하는 데이터 구축단계와;
상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들을 적층하고, 상기 복수의 탄소섬유강화플라스틱 시트들 중 적어도 하나의 시트에 상기 복수의 전극들을 서로 소정간격 이격되게 배치하고 전선을 연결하여, 상기 시편과 동일한 구조를 가지는 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 제조하는 제조단계와;
상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물을 사용하는 동안, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 전극들에 전류를 공급하여, 전기저항 변화를 측정하는 측정단계와;
상기 측정단계에서 측정된 전기저항 변화율을 상기 알고리즘에 대입하여, 상기 측정된 전기저항 변화율에 따라 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 변형 단계를 판단하고, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물에 가해진 충격 에너지를 도출하고, 상기 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 수명을 예측하는 모니터링 단계를 포함하고,
상기 전기저항 변화율이 0이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형이 탄성 단계로 판단하고,
상기 전기저항 변화율이 음수이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형단계가 덴트 단계로 판단하고,
상기 전기저항 변화율이 양수이고 최대 전기저항 변화율 미만이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형 단계가 층간 분리 단계로 판단하고,
상기 전기저항 변화율이 양수이고 상기 최대 전기저항 변화율 이상이면, 상기 탄소섬유강화플라스틱 시트의 변형 단계가 천공 단계로 판단하는 탄소섬유강화플라스틱 구조물의 손상 모니터링 방법.A plurality of electrodes are provided on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets in a specimen formed by laminating a plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets, and the impact energy is varied on the specimen to perform a drop impact test And measuring a change in electrical resistance of the electrodes during the drop impact test to determine a deformation step according to a falling impact according to the rate of change in electrical resistance in an elastic step, a dent step, a delamination step, a puncture step, and a puncture step;
The plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets are laminated, and the plurality of electrodes are arranged on at least one sheet of the plurality of carbon fiber-reinforced plastic sheets so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance, A step of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic structure;
A measuring step of measuring an electrical resistance change by supplying an electric current to the electrodes of the carbon fiber-reinforced plastic sheet while using the carbon fiber-reinforced plastic structure;
Determining a deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic structure according to the measured electrical resistance change rate by substituting the rate of change in electrical resistance measured in the measuring step into the algorithm, deriving an impact energy applied to the carbon fiber- And a monitoring step of predicting the life of the carbon fiber-reinforced plastic structure,
If the rate of change in electrical resistance is 0, the deformation of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged as an elastic step,
The deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged to be a dent step if the electrical resistance change rate is negative,
The deformation step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is judged as the step of separating layer, and if the rate of change of electrical resistance is positive and less than the maximum rate of change of electrical resistance,
Wherein the deforming step of the carbon fiber-reinforced plastic sheet is determined as a perforation step when the rate of change of electrical resistance is a positive number and the rate of change of the maximum electrical resistance is more than the rate of change of electrical resistance.
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