STRAIN-BASED CRITERIA FOR FATIGUE FAILURE OF CORD-RUBBER COMPOSITES

국문 초록 (Abstract)

트로올 어업에 있어서 전개판은 網을 해중의 일정 수심까지 침강시키고 망 구를 넓게 전개 시키는 장치로서, 일찍부터 전개력 및 안정성의 향상을 목적 으로 많은 종류의 전개판이 개발되어 왔다. 그러나 이들 연구의 대부분은 전개판이 흐름의 중층부에 놓여진 조건하에서 전개판의 揚抗力특성을 구한 것 이 대부분이다. 본 연구에서는 전개판의 종횡비, 만곡도, 상반각 및 후퇴각 이 다른 모형을 사용하여, 전개판이 흐름의 중층부에 놓인 경우 (중층시)와 그 일부가 접지하고 있는 경우 (접지시)에 있어서 전개판에 작용하는 유체력 특성을 조사하였다. 또 표면 TUFT 법 및 수소기포발생법을 이용하여 각각의 상태에 있어서의 전개판 주위의 흐름을 가시화 하고, 전개판의 유체력 특성 과 전개판 주위의 흐름과의 관계를 명백히 하였다. 그리고 전개판의 정적 및 동적 안정성에 관한 이론적 해석을 행하고, 유체력에 의한 전개판의 안정성을 검토했다. 종횡비가 다른 평판의 유체특성 : 중층시와 접지시에 있어서의 영각의 변화 에 따른 양력계수는 종횡비의 증가와 함께 양력경사는 증가하지만, 최대양력 계수 및 최대양력계수를 나타내는 실속각은 작아진다. 또 접지시의 최대양력 계수 및 실속각은 중층시에 비하여 종횡비가 0. 5, 1. 0, 1. 5로 증가함에 따라 각각 30% 및 15˚, 14% 및 5˚, 4% 및 2˚작아지고, 종횡비가 작을수록 중층 시의 접지시의 최대양력계수 및 실속각의 차가 커진다. 또 종횡비가 작을수 록 종횡비에 비례하는 선형이론에 의하여 구한 양력계수보다 실험에 의하여 구한 양력계수가 더 크다. 이와같은 양력특성은 흐름의 가시화로 부터 알 수 있듯이 종횡비가 작을 수록 평판의 상하단에서 발생하는 翼端渦에 의한 비선 형적인 양력의 영향이 크기 때문이다. 만곡도가 다른 만곡판의 유체특성 : 중층시와 접지시에 있어서의 영각의 변 화에 따른 만곡판 (종횡비 1. 5일정)의 최대양력계수는 만곡도가 5%, 10%, 15 %, 20%로 증가함에 따라 증가한다. 실속각은 접지시가 중층시에 비하여 3˚ ∼5˚작다. 만곡판 주위의 흐름을 가시화 해보면, 실속할 때까지는 판의 상 하단에 나선형의 익단과가 발달하고, 선형이론에 의하여 구한 양력계수보다 실험에 의하여 구한 양력계수가 더 크다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The present study describes the fatigue behavior of angle-p1ied cord-rubber
composite Iaminates which represent the belt edge regions of truck and passenger vehicle
tires. Using nat coupon spechnens, the dependence of htigue lif뇬time of tire beIt on thestress and strain histo7 was exanlined in order to establish valid hilure cHteda. Above acdticallevel ofinterply shear strain, angle-plied cord-rubber conlposite lanhnates exhibited
1ocalized damage in the fbrrns of cord-matrix debonding, nlatrix cracking, and
delamination. The knee strain fDr the initiation of cord-matrix debonding and the strain
fbr gross hilure of the conlposite lanlinate `vere fbund to be around l0 and 20 잇6respectively, regardless of the vahation of matHx properties and strain rate. The result
strongly indicates that the damage accurnulation and hiIure of conlposite Iaminat
e are
"strain-controlIed'' processes. At a given stress range, the use of higher Ievels of minimumstress up to 8.9 lv1I)a led to longer fatigue life of the composite laminate. VVhen the minimum stress exceeded this cHtical level, an opposite trend of shorter htigue lifb was
obsewed with higher level of nhnimunl stress. These two trends were attributed tolinear stress-strain relationship and the eㅂEbct of increased dfunage potential. The prof damage accunlulation in cord-I1lbber composite lanlinate was accornpanied by a sincrease of resultant nuDdmum strain ("dynamic creep'') and acoustic enlission (AE).gross fhilure of angle-plied cord-rubber cornposite lan1inate under htigue loading occ
non-
ocess
teady
The
urred
when the total strain accumulation due to this dynamic creep reached the static tensile
strain at failure. ALs in the case of dynamic creep rate, the accumulation rate of AEactivities was linearly proportianal to the inverse of the fhtigue lif뇬 of composite Iaminate.The residual static strength and residual static fhilure strain of composite Iaminate decreased continuousIy `vith the propagation of fhtigue danlage. Based on theexpednlental results, an enlpihcal nlodel was proposed to predict htigue lifetime pronle ofangle-plied cord-rubber conlposite lanlinate. The model was based on dynamic creep rate,static tensile strain fbr gross hilure, and static strain in unloading cuwe corresponding tomaximuITl cyclic stress. FinaIIy, a nlodined brln of Goodnlan equation was formulated to predict the relationship between the strain range and minimum strain n)r a given lifetime ofcornposite laminate.