Lee, Su-Yeong;Lee, Nam Ju;Choi, Ung-Jae;Kim, Hong Seok;Shin, Ki-Hoon;Cheong, Seong-Kyun
Journal of the Korean Society of Safety
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v.31
no.6
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pp.1-5
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2016
A bicycle is one of the most popular sporting goods in view of a sport activity and a human health. Metallic materials such as steel, aluminum, etc. were mainly used to the bicycle fork in the past. Nowadays, the carbon fiber reinforced composite materials are widely used to the manufacturing of a bicycle fork to reduce the weight and to increase the efficiency. Safety is a most important design parameter of a bicycle fork even if the weight and cost reduction are important. Bicycle failure may happen at the critical spot of a bicycle fork and cause the accident. In this paper, the composite bicycle fork will be analyzed to secure the safety and detect a critical spot by using the finite element method with Tsai-Wu failure criterion. The stress data were obtained for the laminated composites with various number of plies and fiber orientation under the bending load. Thus, design concept of a bicycle fork was proposed to secure the safety of a bicycle. The finite element analysis results show that the connection area between a steer tube and a fork blade is critical spot, and 75 or more layers of 0 degree are needed to secure the safety of a bicycle fork.
Poly(p-hydroxybenzoate) (PHB)/poly(ethylene terephthalate) (PET) 8/2 thermotropic liquid crystalline copolyester, poly(ethylene 2,6-naphthalate) (PEN), and PET ternary blend was spun to fiber by melt spinninB process, and tensile properties of the fibers were measured. The matrix of the fibers, PET and PEN, were dissolved in ο-chlorophenol at 55$^{\circ}C$ for 2 hours, and the liquid crystalline polymer fibrils were observed using a scanning electron microscope. Halpin-Tsai equation for modulus calculation of short fiber reinforced composite and the rule of mixture for continuous reinforcement composite were modified, and the tensile modulus were calculated and compared with experimental modulus. To minimize difference between the theoretical and the experimental moduli, dimensionless viscosity constant (K) was given and used to modify two equations. The theoretical tensile modulus using the newly modified equations presentel a similar to the experimental tensile modulus of composite, and the modified equations presented a unique way to determine the tensile modulus of the liquid crystalline polymer reinforced thermoplastic composites.
Park, Sung-Min;Shin, Dong-Woo;Kwon, Il-Jun;Yoo, Sung-Hun;Moon, Wan-Kee
Composites Research
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v.28
no.6
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pp.378-382
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2015
With increasing population density and high-rise expansion of buildings in recent years, elevators have become to play a pivotal role in our everyday lives as most people take an elevator several times even in a day. The elevator penetration and distribution rates in Korea have increased dramatically every year, and the emergence of skyscrapers leads to accelerating the development of elevator industry. Carbon-fiber-reinforced plastics (CFRPs) exhibit better mechanical and thermal properties than steel suitable for uses as elevator wire ropes. In this paper, in order to analyze the properties of CFRPs, the tensile strength of unidirectional (UD) CFRP wire ropes was characterized and finite element analysis was conducted for bending simulation. Simulation results were compared.
Kang, Ji Heon;Kim, Kun Woo;Jang, Jin Seok;Lee, Jae Jin;Mun, Ji Hun;Kang, Da Kyung;Ahn, Min Su;Lee, Jae Wook
Composites Research
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v.33
no.3
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pp.140-146
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2020
The purpose of this paper is to examine the possibility of weight reduction by changing the partition panel of vehicle from an existing aluminum material to carbon fiber reinforced plastics. Three weaving methods (plain, twill and satin) were used in the manufacture of composite materials, and they were produced and tested to derive their material properties. The analysis model of composite partition panel for torsional conditions was developed and the structural stability and system stiffness were evaluated according to Tsai-Hill failure criteria. With design variables for fiber orientation angles and stacking sequence, evolutional optimal algorithm was performed and as the results, the optimal composite partition panel was designed. In addition, the structural analysis results for strength and specific stiffness were compared with aluminum partition panels and composite partition panels to verify the possibility of weight reduction.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.5
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pp.566-574
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2016
Fiber metal laminates, which are hybrid materials consisting of metal sheets and composite layers, have contributed to aerospace and automotive industries due to their reduced weight and improved damage tolerance characteristics. In this study, the impact performance of the laminates, which are comprised of a self-reinforced polypropylene and two aluminum sheets, and the pure aluminum alloy sheet material were investigated experimentally via numerical simulation. In order to compare the impact performance, the laminates and aluminum alloy were examined by assessing the impact force, energy time histories, and specific energy absorption. ABAQUS is a commercial software that is used to simulate the actual drop-weight tests. Based on this study, it is noted that the impact performance of the laminates was superior to that of the aluminum alloy. In addition, a good agreement between the experimental and numerical results can be achieved when the impact force and energy time histories from the experiments and the numerical simulations are compared.
Jang, Kyung Suk;Kim, Tae Ri;Kim, Jeong Hwan;Yun, Gun Jin
Composites Research
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v.35
no.3
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pp.188-195
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2022
This paper proposes a multiscale process-structural analysis methodology and applies to a battery housing part made of the short fiber-reinforced and fabric-reinforced composite layers. In particular, uncertainties of the material properties within the microscale representative volume element (RVE) were considered. The random spatial distribution of matrix properties in the microscale RVE was realized by the Karhunen-Loeve Expansion (KLE) method. Then, effective properties of the RVE reflecting on spatially varying matrix properties were obtained by the computational homogenization and mapped to a macroscale FE (finite element) model. Morever, through the hybrid process simulation, a FE (finite element) model mapping residual stress and fiber orientation from compression molding simulation is combined with one mapping fiber orientation from the draping process simulation. The proposed method is expected to rigorously evaluate the design requirements of the battery housing part and composite materials having various material configurations.
Seyyed Amir Hossein, Madani;S. Mohammad, Mirhosseini;Ehsanolah, Zeighami;Alireza, NezamAbadi
Advances in concrete construction
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v.14
no.5
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pp.299-307
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2022
Cement-based matrixes have low tensile strength and negligible ductility. Adding fibres to these matrixes will improve their mechanical properties and make these composites suitable for structural applications. Post-cracking tensile strength of steel fibers-reinforced cementitious composite materials is directly related to the number of transverse fibers passing through the crack width and the pulling-out behavior of each of the fibers. Therefore, the exact recognition of the pullout behavior of single fibers is necessary to understand the uniaxial tensile and bending behavior of steel fiber-reinforced concrete. In this paper, an experimental study has been carried out on the pullout behavior of 3D (steel fibers with totally two hooks at both ends), 4D (steel fibers with a total of four hooks at both ends), and 5D (steel fibers with totally six hooks at both ends) in which the fibers have been located either perpendicular to the crack width or in an inclined manner. The pullout behavior of the mentioned steel fibers at an inclination angle of 0, 15, 30, 45, and 60 degrees and with embedded lengths of 10, 15, 20, 25, and 30 millimetres is studied in order to explore the simultaneous effect of the inclination angle of the fibers relative to the alongside loading and the embedded length of fibers on the pullout response in each case, including the maximal pullout force, the slip of the maximum point of pullout force, pullout energy, fiber rupture, and concrete matrix spalling. The results showed that the maximum pullout energy in 3D, 4D, and 5D steel fibers with different embedded lengths occurs at 0 to 30° inclination angles. In 5D fibers, maximum pullout energy occurs at a 30° angle with a 25 mm embedded length.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.4
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pp.37-45
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2021
This paper is a basic study to evaluate the possibility of earthquake-resistant reinforcement by reinforcing engineered cementitious composite in masonry members. In order to examine the performance according to the fiber mixing rate of the engineered cementitious composite, a test specimen was prepared according to the formulation design, and flow ability, compressive strength, flexural strength, length change rate, and direct tensile strain were measured. In addition, non-reinforced masonry members, masonry members reinforced with engineered cementitious composite, and masonry members in which glass fibers and wire mesh were separately reinforced with engineered cementitious composites were manufactured, and flexural strength and maximum displacement were measured. All specimens reinforced with engineered cementitious composite showed more than 16 times the effect of maximal strength compared to that of no reinforcement, and as a result of examining the crack shape, the energy dissipation ability was excellent, confirming the possibility of seismic reinforcement.
Kim, in Woo;Kim, Hyoung Seok;Lee, Jung Hoon;Lee, Dong Gi
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.8
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pp.849-855
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2014
The GFRP composite is used for hot press flow molding of automotive components, and the different flow rates of fiber and plastic are likely to induce fiber orientation and inhomogeneity in the material. However, very limited systematic research studies are available on composite materials with superior flow homogeneity and optimized fiber orientation. The inhomogeneity and fiber orientation issues of GFRP composites have still not been resolved through research. The plain weaving method applied to the GFRP prepreg can improve its recyclability, inhomogeneity, fiber flow, structural stability, fiber deformation, surface smoothness, degree of impregnation, and other mechanical properties. The need for more detailed and thorough studies is evidenced.
Kang, Ki-Weon;Kim, Young-Soo;Lee, Mee-Hae;Choi, Rin
Journal of the Korean Society of Safety
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v.20
no.4
s.72
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pp.14-19
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2005
One area in which composites have been used rather extensively is for fabricating pressure vessel. These structures can be readily manufactured by filament winding, which is, as far as composite fabrication techniques are concerned, a relatively inexpensive method for producing composite structures. Unfortunately, the higher strength material and fabrication costs are not the only disadvantages of fiber-reinforced polymer composites when they are compared to metals. Additionally, these materials tend to exhibit brittle behavior. This is of particular concern when they are subjected to a low-velocity impact during routine handling a significant amount of structural damage can be introduced into the composites. The goals of this paper are to understand the impact damage behavior and identify the effect of surface coating materials on impact resistance in filament wound composite pressure vessels. For these, a series of low velocity impact tests was performed on specimens cutting from the full scale pressure vessel by the instrumented impact testing machine. The specimens are classified into two types with and without surface protective material. The visualization for impact damage is made by metallurgical microscope. Based on the impact force history and damage, the resistance parameters were employed and its validity in identifying the damage resistance of pressure vessel was reviewed. As the results, the impact resistance of the filament wound composites and its dependency on the protective material were evaluated quantitatively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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