Laminate composites, especially Carbon fiber-reinforced composites are wide used in various industry such as aerospace and automotive industry due to their high specific strength and specific stiffness. However, the laminate composites has a big disadvantage that delamination occurs because the arrangement of the fibers is all arranged in the in-plane direction, which limits the field of application of the laminate composites. In this study, we first developed a laminate composites T-beam in which π-beam and flat plate were combined and optimized the design parameters through structural analysis and mechanical tests. Afterwards, 3D weave preform T-beam was developed by applying the same design parameters of laminate composites T-beams, and improved mechanical strength was achieved compared to laminated structures. These findings are expected to be applicable to existing laminated composite structures that require increased strength.

적층복합재료, 특히 탄소섬유 복합재료는 금속에 비해 가벼우며 상대적으로 비강도 및 비강성이 뛰어나기 때문에 항공 우주 산업 및 자동차 산업 등과같이 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 적층 복합재료는 섬유의 배열이 모두 면내방향으로 배열되어있기 때문에 박리가 발생한다는 큰 단점이 있으며, 이는 적층복합재료의 응용분야를 제한한다. 본 연구에서는 먼저 π-빔과 평판이 결합된 형태의 적층복합재료 T-빔을 개발하고, 구조해석 및 기계적 물성평가를 통하여 설계변수를 최적화하였다. 이후 적층복합재료 T-빔의 설계변수를 3D 직조 프리폼에 동일하게 적용하여 T-빔을 개발하였으며, 적층구조에 비하여 향상된 기계적 강도를 달성할 수 있었다. 이러한 연구결과는 강도향상을 필요로 하는 기존의 적층복합재료 구조물에 적용 가능할 것으로 기대된다.

Keywords: T 빔(T-beam), 적층복합재료(Laminate composites), 3차원 직조 프리폼(3D woven preform), 설계 변수(Design parameter), 직접인장시험(Pull-off joint test)