The main objective of this study is to investigate the effect of salt water on the mechanical properties of a high modulus carbon-epoxy composite. Specimens were made of a carbon-epoxy composite UPN139B of SK Chemical and tested under inplane tension and shear after 0, 1, 3, 6, 9, and 12 months immersion in 3.5% salt water. Acceleration technique such as temperature elevation was not used. The tensile strengths and modulli in fiber and matrix direction did not show any remarkable degradation until 12 months immersion. In contrast to the tensile properties, shear strength and modulus started to gradually decrease up to about 10% of values of dry specimens after 12 months immersion. It was confirmed through the test that the material UPN139B can be an effective material for the shell structures in salt water to resist against the external pressure buckling because of the high fiber directional modulus and corrosion resistance.
The electrolytic plating of a metallic nickel on carbon fiber surfaces was carried out to improve mechanical interfacial properties of carbon fiber/epoxy resin composites. The surface characteristics of carbon fibers and the mechanical interfacial properties of final composites were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and interlaminar shear strength (ILSS), respectively. It was found that the electrolytic Ni-plating conditions significantly affected the degree of adhesion at interfaces between carbon fibers and epoxy resin matrix in a composite system. Especially, the increase of O,$_{1s}$/$C_{1s}$ ratio, production of NiO groups, and formation of metallic nickel on the nickel-plated carbon fiber surfaces led to an increase of the ILSS of the composites. Also, the ILSS of the composites was greatly correlated with the $O_{1s}$/$C_{1s}$ ratio of the carbon fibers treated in this work.is work.
The effect of exposure times on the aging characteristics of carbon fiber/epoxy composite ring specimen was evaluated using an accelerating aging tester. Combined exposure conditions, such as temperature, moisture, and ultraviolet, were applied up to 3000 hours. Tensile properties and flexural properties including the effect of curvature were evaluated on the specimens subject to various exposure times through a material testing system. Their aging surfaces were observed through a scanning electron microscope. According to the results, tensile modulus was little affected by the exposure times. However, tensile strength, at the early stage of the exposure times, increased due to physical aging and curing reaction, but tensile strength slightly decreased due to degradation as the exposure times increased. The flexural modulus and flexural strength increased at the early stage of the exposure times, but slightly decreased as the exposure times increased. Aging surfaces of the specimens examined using the scanning electron microscope revealed a different morphology in various exposure times and provided useful information for identifying the degradation in mechanical properties of the composite subject to various exposure times.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.04a
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pp.158-161
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2005
The fiber-reinforced composite materials have been advanced for various applications because of its excellent mechanical and electromagnetic properties. On their manufacturing processes, however, thermo-curing inherently produces the undesired thermal deformation mainly from temperature drop from the process temperature to the room temperature, so called spring-back. The spring-back must be removed to keep the precision of designed shape. In this research, the spring-back of {glass fiber / epoxy}+{carbon fiber / epoxy} unsymmetric hybrid composites were predicted using Classical Lamination Theory (CLT), and compared with the experimental data. Additionally, using finite element analysis (ANSYS), the predicted data and experimental data were compared. The predicted values by CLT and ANSYS were well matched with experimental data.
Damage induced by low velocity impact loading in aircraft composite laminates is the form of failure which is occurred frequently in aircraft. Low velocity impact can be caused either by maintenance accidents with tool drops or by in-flight impacts with debris. As the consequences of impact loading in composite laminates, matrix cracking, delamination and eventually fiber breakage for higher impact energies can be occurred. Even when no visible impact damage is observed, damage can exist inside of composite laminates and the carrying load of the composite laminates is considerably reduced. The reduction of strength and stiffness by impact loading occurs in compressive loading due to laminate buckling in the delaminated areas. The objective of this study is to determine inside damage of composite laminates by impact loading and to determine residual compressive strength and the damage growth mechanisms of impacted composite laminates. For this purpose a series of impact and compression after impact tests are carried out on composite laminates made of carbon fiber reinforced epoxy resin matrix with lay up pattern of $[({\pm}45)(0/90)_2]s$ and $[({\pm}45)(0)_3(90)(0)_3({\pm}45)]$. UT-C scan is used to determine impact damage characteristics and CAI(Compression After Impact) tests are carried out to evaluate quantitatively reduction of compressive strength by impact loading.
In this paper, the variation of mechanical properties of T800 carbon/epoxy composites according to the forming pressure, which was referred to previous studies on a filament winding process, were investigated. The specimens of all the tests were fabricated by an autoclave de-gassing molding process controlling forming pressure (absolute pressures of 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa including vacuum) and water jet cutting after fabricating composite laminates. Various tensile tests were performed for in-plane properties and interlaminar properties were also measured by using Iosipescu test jig. Fiber volume fraction was measured to correlate the property variation and the forming pressure. This properties are expected to be utilized in the design of Type III pressure vessel for hydrogen vehicles which uses the same carbon fiber (T800 carbon fiber) for the filament winding process.
In this study, the effect of Carbon/PEEK composites on the tribological properties has been investigated. Also, its validity has been tested in the capacity of alternative materials of the Ti-based materials used for artificial hip joint. Moreover, this work evaluated the mechanical properties according to the fiber ply orientation, along with the fractured surfaces of the carbon/PEEK composites. The composites with a unidirectional orientation had higher tribological properties than those with a multidirectional orientation. This was caused by the debonding between the carbon fiber and the PEEK, which was proportional to the contact area between the sliding surface and the carbon fiber. The friction test results showed that there were no significant differences in relation to the fiber ply orientation. However, the friction properties of the carbon/PEEK composites were higher than those of the carbon/epoxy composites. In addition, the results showed that a composite that slid in a direction normal to the prepreg lay-up direction had a smaller friction coefficient than one that slid in a direction parallel to the prepreg lay-up direction.
Jeun, Joon Pyo;Shin, Hye-Kyoung;Kim, Hyun Bin;Kang, Phil Hyun
Journal of Radiation Industry
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v.4
no.3
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pp.259-263
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2010
Carbon fibers are used as a reinforcement material in an epoxy matrix in advanced composites due to their high mechanical strength, rigidity and low specific density. An important aspect of the mechanical properties of composites is associated to the adhesion between the surface of the carbon fiber and the epoxy matrix. This paper aimed to evaluate the effects of electron beam irradiation on the physicochemical properties of carbon fibers to obtain better adhesion properties in resultant composite. Chemical structure and surface elements of carbon fiber were determined by FT-IR, elemental analysis and X-ray photoelectron spectroscopy, which indicated that the oxygen content increased significantly with increasing the radiation dose. Thermal stability of the carbon fibers was studied via the thermalgravimetric analysis. Surface morphology of carbon fiber was analyzed by scanning electron microscope. It was found that the degree of surface roughness was increased by electron beam irradiation.
In this paper, a composite maintenance robot using carbon fiber spray method was developed that automatically sprays mixture was created for repair to damaged areas to repair them. To develop a robot, a repair process was developed in which a mixture of milled carbon fiber, epoxy resin, and hardener is sprayed and consolidated on the damaged area. To automate the repair process, an EOAT based on a collaborative robot was developed that can automatically suction and spray the mixture onto the damaged area. To evaluate the repair performance of the robot, 0° and 90° unidirectional specimens were manufactured and tested in accordance with ASTM D3039. Tests were performed on undamaged specimen, damaged specimen, and repaired specimen by a robot after damaged. As a result of the specimen test, the tensile strength of the 0° and 90° specimens was recovered by 10% and 90% after repair. Based on the test results, the repair performance of the developed composite maintenance robot was verified.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.10a
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pp.38-42
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2002
An apparatus was developed to repetitively apply a $-196^{\circ}C$ thermal load to coupon-sized mechanical test specimens. Using this device, IM7/5250-4 (carbon / bismaleimide) cross-ply and quasi-isotropic laminates were submerged in liquid nitrogen ($LN_2$) 400 times. Ply-by-ply micro-crack density, laminate modulus, and laminate strength were measured as a function of thermal cycles. Quasi-isotropic samples of IM7/977-3 (carbon / epoxy) composite were also manually cycled between liquid nitrogen and an oven set at $120^{\circ}C$ for 130 cycles to determine whether including elevated temperature in the thermal cycle significantly altered the degree or location of micro-cracking. In response to thermal cycling, both materials micro-cracked extensively in the surface plies fellowed by sparse cracking of the inner plies. The tensile modulus of the IM7/5250-4 specimens was unaffected by thermal cycling, but the tensile strength of two of the lay-ups decreased by as much as 8.5%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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