Result of an experimental study on the manufacture, the mechanical properties and waterightness of pitch-based carbon fiber reinforced fly ash.cement composites are presented in this paper. The carbon fiber reinforced fly ash.cement composites using early strength cement, silica powder and a small amount of stylene butadiene rubber latex are prepared with carbon fiber, foaming agents and mixing conditions. As a result, the mechanical and plysical properties such as compresive, tensile and flectural strengths, watertightness and cement composites are improved by using a small amount of stylene butadiene rubber latex.
Recently, fiber-reinforced composites have been widely used in various industrials fields. In this study, the mechanical behavior, especially fracture behavior, of biomimetic fiber-reinforced composites subjected to pressure loading was analyzed using finite element analysis (FEA). The fiber alignments in the biomimetic composites formed a helicoidal structure, wherein a stacking sequence involved a gradual rotation of each ply in the multi-layered laminated composites. For comparison, cross-ply composite samples with fibers arranged at 0° and 90° were prepared and analyzed. In addition, the mechanical behavior was analyzed based on combinations of the stacking sequence of carbon-fiber composites and glass-fiber composites. The FEA results showed that, when compared with the cross-ply samples, the mechanical properties of the biomimetic composites were considerably improved under pressure loading, which was applied to one side of the composites. Thus, the biomimetic helicoidal structure significantly improved the mechanical properties of the composites. Placing materials having high elasticity and strength in the outermost layers (the layer of the side on which pressure was applied and the opposite side layer) of the composites also significantly contributed to improving the mechanical properties of the composites.
This paper investigated the damage transition mechanism between the fiber-breaking mode and the fiber-avoiding crack mode when the fiber-length is reduced in the unidirectional discontinuous carbon fiber-reinforced-plastics (CFRP) composites. The critical fiber-length for the transition is a key parameter for the manufacturing of flexible and high-strength CFRP composites with thermoset resin, because below this limit, we cannot take full advantage of the superior strength properties of fibers. For this discussion, we presented a numerical model for the microscopic damage and fracture of unidirectional discontinuous fiber-reinforced plastics. The model addressed the microscopic damage generated in these composites; the matrix crack with continuum damage mechanics model and the fiber breakage with the Weibull model for fiber strengths. With this numerical model, the damage transition behavior was discussed when the fiber length was varied. The comparison revealed that the length of discontinuous fibers in composites influences the formation and growth of the cluster of fiber-end damage, which causes the damage mode transition. Since the composite strength is significantly reduced below the critical fiber-length for the transition to fiber-avoiding crack mode, we should understand the damage mode transition appropriately with the analysis on the cluster growth of fiber-end damage.
Recently, many researches have been done to examine the behavior of fiber reinforced concrete (FRC) subjected to the static loading. However, a few studies have been devoted to cyclic behaviors of FRC. A main objective of this paper is to investigate the cyclic behavior of FRC through theoretical method. A new cyclic bridging model was proposed for the analysis of fiber reinforced cementitious composites under cyclic loading. In the model, non-uniform degradation of interfacial bonding under cyclic tension was considered. Fatigue test results for FRC were numerically simulated using proposed models and the proposed model is achieving better agreement than the previous model. Consequently, the model can establish a basis for analyzing cyclic behavior of fiber reinforced composites.
This study aims to systematically research the various phenomena which arise from compression molding of fiber reinforced plastic composites. Long fiber reinforced plastic composites are rib type compression molded in order to measure the orientation in products, and the specimens are photographed with soft X-ray. The intensity of the photograph is applied by an image scanner, and the fiber orientation distribution of products is measured by using an image processing technique.
Min-Seong, CHA;So-Jeong, YOON;Jin-Ho, KWON;Hee-Seop, BYEON;Han-Min, PARK
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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제50권6호
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pp.427-435
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2022
For effective applicability of reinforced cork, cork composites reinforced with metal, glass fiber, and carbon fiber were developed, and the effects of the reinforcing materials on the mechanical properties of cork composites were investigated. The bending moduli of elasticity (MOE) of cork composites were in the 32.7-35.9 MPa range, while the bending strength values were in the 1.62-1.73 MPa range. The strength performance decreased in the order cork-metal > cork-carbon fiber > cork-glass fiber. The bending MOEs were improved by 29%-41% compared with simple cork boards, while the bending strengths of reinforced cork were 35%-45% higher. The strength performance significantly improved following the incorporation of thin mesh materials into the middle layer of the studied cork composites. The bending strains of the cork composites were remarkably higher compared with oak wood, making them promising for applications that require bending processing, such as curved jointing. The internal bond strengths of the cork composites were 0.26-0.44 MPa, approximately 0.36-0.60 times lower compared with medium-density fiber boards.
During a compression molding of continuous fiber reinforced composites, the separation of matrix and fiber is caused by the flow of the molding process. As the characteristics of the products are greatly dependent on the separation, it is very important to clarify the separation in relation to molding condition, degree of needle punching number on the degree of nonhomogeneity are studied.
$TiO_2$ nanoparticles can be used to improve the performance of carbon fiber-reinforced epoxy resin composites. In this study, the effect of the size of $TiO_2$ nanoparticles on the mechanical properties of carbon fiber-reinforced epoxy resin composites was investigated. The size of the $TiO_2$ nanoparticles was easily controlled using heat treatment. The size of the $TiO_2$ nanoparticles for this study were20nm, 100nm, and 200nm. Three types of carbon fibers with different diameters were also used in this study. The carbon fiber-reinforced epoxy resin composites with 20-nm $TiO_2$ powder showed the highest tensile strength compared to the other types of CFRP, regardless of the fiber maker or fiber diameter. The size of the $TiO_2$ powder and the diameter of the carbon fiber strongly affected the interfacial properties of all kinds of CFRP in this study.
본 연구는 폴리비닐 알코올 섬유 및 강섬유를 체적비율로 1.5% 혼입한 고인성 섬유보강 시멘트복합체에 대한 비상체의 고속충돌시험을 실시하고, 충돌조건에 따른 파괴특성을 실험적으로 검토하는 것을 목적으로 하였다. 비상체의 충돌에 의한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 파괴특성을 평가하기 위하여 화약압력식 충격시험장치를 활용하였으며, 충돌속도의 범위는 약 150~1,000m/s로 설정하였다. 파괴특성에 대한 평가결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 섬유를 혼입하지 않은 Plain시험체의 약 3배 이상의 비상체 운동에너지가 작용하는 범위에서도 표면관입의 파괴등급으로 평가되었으며, 시험체가 파단되지 않는 내충격성능이 확인 되었다. 또한, 충돌시험 전후에 대한 시험체의 질량감소율의 경우, Plain시험체는 비상체의 운동에너지의 증가율과 비례적인 관계를 보였지만, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 비상체의 운동에너지의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 특히, 이와 같은 경향은 시험체 배면의 파괴특성과 밀접한 관계를 가지며, S시험체에 비해 PVA시험체의 배면박리 억제효율이 큰 것으로 평가되었다. 한편, 국부손상에 대한 표면관입깊이 및 배면박리깊이의 관계를 검토한 결과, 고인성 섬유보강 시멘트복합체는 Plain과 달리 시험체 단면의 중앙선을 기준으로 배면에 가까운 영역에서 배면박리가 발생하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 비상체의 충돌에 대한 고인성 섬유보강 시멘트복합체의 주요 파괴거동이 검토되었으며, Plain과 비교하여 내충격성능의 향상을 명확히 확인하였다.
In particle or short-fiber reinforced composites. cracking of the reinforcements is a significant damage mode because the broken reinforcements lose load carrying capacity. This paper deals with the load carrying capacity of intact and broken ellipsoidal inhomogeneities embedded in an infinite body and a damage theory of particle or short-fiber reinforce composites. The average stress in the inhomogeneity represents its load carrying capacity. and the difference between the average stresses of the intact t and broken inhomogeneities indicates the loss of load carrying capacity due to cracking damage. The composite in damage process contains intact and broken reinforcements in a matrix. An incremental constitutive relation of particle or short-fiber reinforced composites including the progressive cracking damage of the reinforcements have been developed based on the Eshelby's equivalent inclusion method and Mori and Tanaka's mean field concept. Influence of the cracking damage on the stress-strain response of the composites is demonstrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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