Lee, Jung-Ho;Cho, Jae-Ung;Cheon, Seong-Sik;Kook, Jeong Han
Composites Research
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v.28
no.6
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pp.356-360
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2015
In this paper, the carbon fiber reinforced plastic is processed as the double cantilever beam in order to estimate the fracture behavior of composite and is carried out with the static analysis as the mode I. The specimen sizes are 25 mm, 30 mm, 35 mm and 40 mm. And the material property is used with carbon. As the analysis result of mode I, the adhesive part is detached latest by the small force at the specimen thickness of 25 mm. The largest force is happened at the specimen thickness of 40 mm. The defection of the adhesive interface is shown slowest at the displacement of 9.75 mm at the specimen thickness of 25 mm. And the defection is shown quickest at the displacement of 7.82 mm at the specimen thickness of 40 mm. This defection is due to the fracture of specimen. The result of this study on the defection of the adhesive interface and the reaction force due to this defection is thought to be contributed to the safe structural design of the carbon fiber reinforced plastic.
The evaluation and prediction for the absorbed energy, residual velocity, and impact damage are the key things to characterize the impact behavior of composite laminated panel subjected to high-velocity impact. In this paper, the method to predict the residual velocity and the absorbed energy of Carbon/Epoxy laminated panel subjected to high velocity impact are proposed and examined by using quasi-static perforation test and high-velocity impact test. Total absorbed energy of specimen due to the high-velocity impact can be grouped with static energy and kinetic energy. The static energy are consisted of energy due to the failure of the fiber and matrix and static elastic energy, which are related to the quasi-static perforation energy. The kinetic energy are consisted of kinetic energy of moving part of specimen, which are modelled by three modified kinetic model. The high-velocity impact test were conducted by using air gun impact facility and compared with the predicted values. The damage area of specimen were examined by C-scan image. In the high initial impact velocity above the ballistic limit, both the static energy and the kinetic energy are known to be the major contribution of the total absorbed energy.
Piecewise Integrated Composite (PIC) beam is composed of different stacking against loading type depending upon location. The aim of current study is to assign robust stacking sequences against external loading to every corresponding part of the PIC beam based on the value of stress triaxiality at generated reference points using the k-NN (k-Nearest Neighbor) classification, which is one of representative machine learning techniques, in order to excellent superior bending characteristics. The stress triaxiality at reference points is obtained by three-point bending analysis of the Al beam with training data categorizing the type of external loading, i.e., tension, compression or shear. Loading types of each plane of the beam were classified by independent plane scheme as well as total beam scheme. Also, loading fidelities were calibrated for each case with the variation of hyper-parameters. Most effective stacking sequences were mapped into the PIC beam based on the k-NN classification model with the highest loading fidelity. FE analysis result shows the PIC beam has superior external loading resistance and energy absorption compared to conventional beam.
There is an increasing interest in the development of rechargeable batteries suitable for use in both hybrid electric vehicles and energy storage systems that require higher charge & discharge rates, bigger battery sizes and increased safety of the batteries. Spinel-type lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$) as a potential anode for lithium ion batteries has many advantages. It is a zero-strain materials and it experiences no structural change during the charge/discharge precess. Thus, it has long cycle life due to its structural integrity. It also offers a stable operation voltage of approximately 1.55 V versus $Li^+/Li$, above the reduction potential of most organic electrolyte. In this study, Ru added $Li_4Ti_5O_{12}$ composites were synthesized by solid state process. The characteristics of active material were investigated with TGA-DTA, XRD, SEM and charge/discharge test. The capacity was reduced when Ru was added, however, the polarization decreased. The capacity rate of $Li_4Ti_5O_{12}$ with Ru (3%, 4%) addition was reduced during the charge/discharge precess with 10 C-rate as a high current density.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.4
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pp.343-348
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2009
In this study, an efficient sequential bridging method to characterize both the particle size effect and concentration effect on the mechanical properties of nanocomposites at high volume fraction is suggested through a molecular dynamics(MD) simulations and micromechanics of composites materials. The Young's modulus and the shear modulus of the nanocomposites at various particle radius and at 12% volume fraction were obtained from MD simulations and multi-inclusion model was adopted to describe both modulus in continuum model. In order to describe the particle size effect, an additional phase, effective interface, was adopted as characteristic phase and the non-dilute concentration effect which appears at 12% volume fraction was describe via the variation of the elastic modulus of the infinite medium. Both the elastic modulus of the interface and infinite medium were fitted into functions of particle radius for the applicability of the present bridging method at various particle radii. Using the present bridging method the elastic modulus of the nanocomposites was efficiently obtained with accuracy. In addition, the effect of the interface thickness and modulus on the elastic modulus of the nanocomposite was investigated.
A study has been made to establish an optimum condition in the surface treatment and curing method that is important for the fabrication of Al 7075/CFRP laminates. PAA(Phosphoric Acid Anodizing) provided a good adhesive strength and FPL(Sulfuric / Sodium Dichromate Acid Etching) had a similar adhesive strength with PAA. On the other hand, the poor adhesive strength was shown on vapor degrease and CAA(Chromic Acid Anodizing). By using the atomic force microscope(AFM), it was found that the PAA oxide surface obviously had a greater degree of microroughness as compared to vapor degrease, CAA and FPL treated surfaces. These results support the concept of a mechanical interlocking of the adhesive with-in the oxide pores as the predominant adhesion mechanism. In curing methods, the adhesive strength of co-curing method was higher than that of secondary curing method. With respect to stability of specimen shape, the secondary curing method was better than co-curing method. DMA(Dynamic Mechanical Analysis) test revealed $T_g$ in curing times over 60 min is nearly same, so it is estimated they will have similar degree of curing and joint durability in using FM300M adhesive film.
Ballistic impact analyses have been performed with the Kevlar fabric impregnated with STF(shear thickening fluid). Multi-layer laminates modeled with 3D isoparametric shell elements were used for the performance analysis and their results are compared with experimental results. Both experiments and numerical analyses have been done to verify the usefulness of STF to enhance the impact resistance performance. The results showed that STF increases friction within a bundle of fiber, and this phenomena is more apparent in the velocity range of under near 450 m/s. In this research, it is emphasized that FEA analyses of STF impregnated Kevlar fabric laminate were successfully conducted using shell elements. Moreover, the effectiveness of the technique and accuracy were verified through the comparison with reliable experimental data.
Kim, Yoon-Young;Kim, Jin-Hyuk;Park, Yurim;Shrestha, Pratik;Kwon, Hee-Jung;Kim, Chun-Gon
Composites Research
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v.29
no.1
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pp.1-6
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2016
Low-speed impact was localized on a stiffened composite structure, using 4 FBG sensors with 100 kHz-sampling rate interrogator and devised localization algorithm. The composite specimen consists of a main spar and several stringers, and the overall size of the specimen's surface is about $0.8{\times}1.2m$. Pre-stored reference data for 247 grid locations and 36 stiffener locations are gathered and used as comparison target for a random impact signal. The proposed algorithm uses the normalized cross-correlation method to compare the similarities of the two signals; the correlation results for each sensor's signal are multiplied by others, enabling mutual compensation. 20 verification points were successfully localized with a maximum error of 43.4 mm and an average error of 17.0 mm. For the same experimental setup, the performance of the proposed method is evaluated by reducing the number of sensors. It is revealed that the mutual compensation between the sensors is most effective in the case of a two sensor combination. For the sensor combination of FBG #1 and #2, the maximum localization error was 42.5 mm, with average error of 17.4 mm.
Type3 cylinder is a composite pressure vessel fully over-wrapped with carbon/epoxy composite layers over an aluminum liner, which is the most ideal and safe high pressure gas container for CNG vehicles due to the lightweight and the leakage-before-burst characteristics. During service in CNG vehicle, if a fiber cut damage occurs in outer composite layers, it can degrade structural performance, reducing cycling life from the original design life. In this study, finite element modeling and analysis technique for the composite cylinder with fiber-cut crack damage is presented. Because FE analysis of type3 cylinder is path dependant due to plastic deformation of aluminum liner in autofrettage process, method to introduce a crack into FE model affect analysis result. A crack should be introduced after autofrettage in analysis step considering real circumstances where crack occurs during usage in service. For realistic simulation of this situation, FE modeling and analysis technique introducing a crack in the middle of analysis step is presented and the results are compared with usual FE analysis which has initial crack in the model from the beginning of analysis. Proposed analysis technique can be used effectively in the evaluation of influence of damage on composite layers of type3 cylinder and establish inspection criteria of composite cylinder in service.
Mechanical properties and their adhesion behavior with zinc- and brass-plated steel cords of natural rubber/acrylonitrile-butadiene blend compounds were investigated as a function of blend ratio. The Mooney viscosity and stress relaxation time were found to be lowered with increasing NBR content. Tensile modulus generally increased with increasing NBR content. Tensile stress at break stayed constant up to about 40 phr and showed minimum at $50{\sim}60 phr$, and thereafter increased with increasing NBR content. Strain at break decreased linearly below 50 phr, and above the level it showed nearly constant value. Based on the abrupt drops in elastic modulus and tan ${\delta}$ peak, the glass transition temperature of NR and NBR were found to be -55 and $-10^{\circ}C$, respectively. In the case of NR/NBR blend compounds, two distinct transition points were observed and each transition position was not affected by NBR level indicating an incompatible nature of NR/NBR blend system. The pullout force and rubber coverage decreased to the level of about 40% to that of pure m compound, when the 50 phr of NR was replaced by NBR. However, the pure NBR compound showed the comparable adhesion performance with NR(${\sim}90%$). The sulfur concentration was found to become lower with the increased NBR content at the adhesion interface based on the Auger spectrometer results, representing a lack of adhesion layer formation, and this was explained for a possible cause of low adhesion performance with adding NBR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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