Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.2
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pp.81-85
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2017
Fiber-reinforced polymer composites, which are made by combining a continuous fiber that acts as reinforcement and a homogeneous polymeric material that acts as a host, are engineering materials with high strength and stiffness and a lightweight structure. In this study, a shape memory alloy(SMA) reinforced composite actuator is presented. This actuator is used to generate large deformations in single lightweight structures and can be used in applications requiring a high degree of adaptability to various external conditions. The proposed actuator consists of numerous individual laminas of the glass-fiber fabric that are embedded in a polymeric matrix. To characterize its deformation behavior, the composition of the actuator was changed by changing the matrix material and the number of the glass-fiber fabric layers. In addition, current of various magnitudes were applied to each actuator to study the effect of the heating of SMA wires on applying current.
Kim, Hyeongtae;Lee, Jihyun;An, Woo-Jin;Park, Jun Hong
Journal of Adhesion and Interface
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v.22
no.4
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pp.136-143
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2021
Polyurea has been investigated as a polymer matrix for composite materials because of its high mechanical strength. Although polyurea has a similar chemical structure to polyurethane, it has much higher strength and durability. In this study, the fabrication of polyurea composites reinforced with carbon nanotube (CNT) and graphene oxide (GO) is demonstrated to enhance the tensile strength of the glass fibers composite. Using FTIR and Raman spectroscopies, the chemical structures of polyurea, CNT, and GO are investigated. As a result, spectroscopy analysis reveals that the chemical structure of CNT, GO, and polyurea is maintained during the fabrication of the composite structure. Scanning electron microscopy reveals the uniform distribution of CNT and GO across the polyurea matrix. The reinforcement of 1 wt% CNT in polyurea enhances the tensile strength of CNT/polyurea composites. In contrast, the reinforcement of GO in polyurea induces the degradation of the tensile strength of GO/polyurea composites.
In this study, the failure modes by ballistic impacts were studied both for a neat Kevlar woven fabric and a Kevlar liquid armor impregnated with shear thickening fluid (STF) containing silica particles. These two materials showed quite different failure modes macroscopically in ballistic impacts tests used by Cal.22 FSP and 9mm FMJ bullet. Yarn pull-out for the neat Kevlar woven fabric and yarn fracture occurred partially through all plies from 1st ply to last one for the STF-Kevlar are an important energy absorption mechanisms. The results observed by S.E.M showed commonly fiber damage which are torn skin in the longitudinal fiber direction, fiber split axially and fiber fracture for two materials. The reasons why STF-kevlar liquid armor material exhibits excellent ballistic performance are as follow: firstly the increased friction forces between yarn-yarn and fabric-fabric covered with silica particles and secondary the evolution of shear thickening phenomenmon resulting in suppression of yarn mobility.
The study investigated the buckling behavior of sandwich composite columns with different hole sizes and hole positions when they were applied to a compressive load. The columns consisted of 1.7mm thick faces of glass fabric/epoxy and 23mm, 37mm, 48mm, and 61mm thick cores of urethane-foam. Different hole sizes with the diameter of 25mm and 38mm were considered in this experiment. To evaluate the effect of hole position on the buckling behavior, we considered three types of hole position: 25mm diameter hole located at the center, 25mm diameter hole at 1/4 position from the center to the end of the column, and 25mm diameter hole at 1/2 position from the center to the end of the column. According to the results, buckling and maximum loads of the column having 25mm diameter hole were lower by 10% compared to those of the column without hole, whereas the loads for the column having 38mm diameter hole were 30% less than those of the column without hole. Hole position appeared to have no effect on buckling and maximum loads. Major failure modes were observed as follows: the core shear failure for the thin columns having 23mm and 37mm thick cores, and the face-core debonding for the thick columns having 48mm and 61mm thick cores.
This paper presents the slip behavior of composite fabrics by high speed resin flow in high pressure resin transfer molding. In order to observe the fiber deformation behavior, we constructed the measuring equipment for friction coefficient between fiber and mold, and the monitoring system for deformation of fiber preform in high-pressure RTM process. Coulomb friction coefficient and hydrodynamic friction coefficient between fiber preform and mold were measured and the external force induced by fluid flow causing the deformation of fiber preform was measured. Friction force calculated by friction coefficient and the external force upon fiber deformation were compared, which showed that preform deformation occurred when the external force was bigger than the friction force. The slip behavior of the fiber preform was mainly influenced by the volume fraction of fiber preform and the friction coefficient.
Yoon, Sung-Ho;Hwang, Young-Eun;Kim, Jung-Seok;Yoon, Hyuk-Jin;Kessler, Michael R.
Journal of the Korean Society for Railway
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v.11
no.4
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pp.357-363
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2008
This study investigates the durability of carbon/epoxy composites for use on train car bodies under a salt water spray environment. Salt water solution with 5% NaCl, similar to natural salt water, was used for the salt water environmental tests. The specimens were obtained from a composite panel consisting of an epoxy matrix reinforced with T700 carbon fabric. The specimens were exposed to the salt water environment for up to 12 months. Mechanical tests were performed to obtain tensile properties, flexural properties, and shear properties. Dynamic mechanical analysis was used to measure such thermal properties as storage modulus, loss modulus, and tan $\delta$. Also FT/IR tests were conducted to investigate changes in chemical structure with exposure. The results revealed that fiber-dominated mechanical properties were not affected much by exposure time, but matrix-dominated mechanical properties decreased with increasing exposure time. Storage modulus was not very sensitive to exposure time, but glass transition temperature was affected, slightly decreasing with increasing exposure time. Although the peak intensity of FT/IR curves was affected slightly by exposure time, the peak shape and peak location of FT/IR curves were not noticeably changed. Carbon/epoxy composites used for this study were relatively stable to the salt water environment.
The use of advanced composite materials has grown in recent years in aerospace and other structures. Out of various kinds of repairing methods the one selecteh for this study is an idealized case which simulates a situation where a damaged laminate has been repaired by drilling a hole and therefter plugging the hole with reinforcement. Two typesof reinforcement are investigated ;adhesively bonged plug reinforcement or snug-fit unbonded plug in the hole. For each case of reinforcement, four different sizes of hole diameter and three types of reinforcing material(steel, aluminum, plexiglass) are employed for investigation. The experiment are mainloy forced on the evaluation of ultimate strength of laminate with reinforced hole in comparison to its counterpart with the open hole.
In this study. the effects of combined environmental factors on mechanical and thermal analysis properties of graphite/epoxy composites were evaluated through a 2.5KW accelerated environmental aging tester. Environmental factors such as temperature. moisture, and ultraviolet were considered. A xenon-arc lamp was utilized for ultraviolet light. and exposure times of up to 3000 hours were applied. Several types of specimens - tensile, bending, and shear specimens those are warp direction and fill direction were used to investigate the effects of environmental factors on mechanical properties of the composites. The glass fabric $\sharp$650/AP300 was used for the fabrication of specimens. Mechanical degradations for tensile, bending and shear properties were evaluated through a UTM. Also. storage shear modulus. loss shear modulus, and tan $\delta$ were measured as a function of exposure times through a dynamic mechanical analyzer. Finally exposed surfaces of the composites were examined using II scanning electron microscope.
Kim, Seung-Chul;Kim, Jung-Seok;Yoon, Hyuk-Jin;Seo, Sung-Il
Proceedings of the KSR Conference
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2010.06a
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pp.557-563
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2010
Mode II interlaminar fracture toughness was measured and fractured surfaces were observed of carbon/epoxy and glass/epoxy woven fabric composites for carbody structure. Woven fabric carbon/epoxy and glass/epoxy composites that made with prepreg and epoxy resin(RS1222) are used in carbody structure of Korean tilting train(TTX) and low floor bus. ENF(End Notched Flexure) specimens having $120mm{\times}20m{\times}5mm$ shape and 35mm initial crack were made with each composites and three point bending tests according to ASTM D790 were conducted for these specimens. Crack lengths in tests were recorded using optical microscope and digital camcorder. NL(Non Linear), 5% offset and Max. load points in load -displacement curves were checked and mode II interlaminar fracture toughness of these points were calculated and compared. Fractured surfaces of specimens were observed using optical microscope and mode II delamination behavior of each composites was discussed.
Kim, Seung-Chul;Kim, Jung-Seok;Yoon, Hyuk-Jin;Seo, Seung-Il
Proceedings of the KSR Conference
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2009.05a
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pp.239-246
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2009
The Mode I interlaminar fracture toughness of woven fabric carbon/epoxy and glass/epoxy composites for a train carbody was measured and FEM analysis was conducted. The woven fabric epoxy composite manufactured by hand lay-up, has high stiffness and strength, good resistance for impact, fatigue, corrosion and in-plane failure. The DCB(Double Cantilever Beam) specimen made of woven fabric epoxy composite had the size of 180mm $\times$ 25mm $\times$ 5mm and the insert of 65mm. The Mode I interlaminar toughness of specimen was measured according to ASTM 5528-01. The crack propagation behavior of the DCB specimen was simulated using FEA with cohesive elements that model the adhesive layer between woven fabric plies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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