Kwon, Koo-Ahn;Park, Hee-Sang;Choi, Man-Yong;Park, Jeong-Hak;Choi, Won Jae
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.36
no.2
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pp.130-137
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2016
Non-destructive testing methods for composite materials (e.g., carbon fiber-reinforced and glass fiber-reinforced plastic) have been widely used to detect damage in the overall industry. This study detects defects using optical infrared thermography. The transient heat transport in a solid body is characterized by two dynamic quantities, namely, thermal diffusivity and thermal effusivity. The first quantity describes the speed with thermal energy diffuses through a material, whereas the second one represents a type of thermal inertia. The defect detection rate is increased by utilizing a lock-in method and performing a comparison of the defect detection rates. The comparison is conducted by dividing the irradiation method into reflection and transmission methods and the irradiation time into 50 mHz and 100 mHz. The experimental results show that detecting defects at 50 mHz is easy using the transmission method. This result implies that low-frequency thermal waves penetrate a material deeper than the high-frequency waves.
This paper describes the failure mechanism and Charpy impact test of Fiber glass Reinforced Plastic composites which it was actually used for side plate of vessel. There are two examinations. The examination I, the specimens which it given temperature range $-25^{\circ}C$-$50^{\circ}C$ and with different initial notch length did impact test and then it compared impact energy(Uc) and impact fracture toughness(GIC). The examination II, the specimens which it putted into fresh water and sea water for scheduled hours did impact test and it compared impact energy(Uc) and impact fracture toughness(GIC). From examination I, it showed that impact energy(Uc) and impact fracture toughness(GIC) were peak at ambient temperature and decrease as temperature reduced. Fracture toughness(GIC) showed increase as initial notch length reduced. From examination II, impact energy(Uc) and impact fracture toughness(GIC) tended to increase which specimens putted in fresh water compared with sea water and maximum tolerance rate tend to decrease as permeation hours will be long.
It is a primary object of the present study to test and evaluate the shear load carrying capability of a carbon fiber reinforced thermoses composite structure with buttress grooves for military applications. The buttress form of groove is an effective structure in any applications where high shear loads are transferred in one direction between structural components. Inverse ballistics methodology was introduced to investigate the high strain rate properties of composite groove specimens. In comparison with the conventional methods, inverse ballistics technique is a proper one under dynamic environment.
It has been reported that more than thirty five percent of steel bridges in the USA are structurally deficient because of structural degradations. The degraded structures need either full replacement or rehabilitation such that they are able to provide the required services for a longer period of time. The cost for repair in most cases is far less than the cost of replacement. Moreover, repair method generally takes less time than replacement and also reduces service interruption time. Modern advanced composites have been used in aerospace and automotive fields since World War II. In the recent past, because of the high strength-to-weight ratio and high stiffness-to-weight ratio, these composite materials have been introduced to civil engineering infrastructures primarily for repair and rehabilitation of concrete structures. However, only a few preliminary studies on repair of corroded steel structures using theses composite materials are reported in the literature available in the public domain. Thus, in this study, a series of laboratory tests was undertaken to evaluate the effectiveness of this repair method using carbon fiber reinforced polymer composite. The paper discusses the test method and test results obtained from these tests.
One of the most challenging issues in the oil and gas industry is corrosion assessment and management in subsea structures or equipment. At present, almost all steel pipelines are sensitive to corrosion in harsh working environments, particularly in salty water and sulphur ingress media. Nowadays, the most commonly practiced solution for a damaged steel pipe is to entirely remove the pipe, to remove only a localized damaged section and then replace it with a new one, or to cover it with a steel patch through welding, respectively. Numerous literatures have shown that fiber-reinforced polymer-based composites can be effectively used for steel pipe repairs. Considerable research has also been carried out on the repair of corroded and gouged pipes incorporated with hybrid natural fiber-reinforced composite wraps. Currently, further research in the field should focus on enhanced use of the lesser and highly explored hybrid-biocomposite material for the development in corrosion prevention. A hybrid-biocomposite material from renewable resource based derivatives is cost-effective, abundantly available, biodegradable, and an environmentally benign alternative for corrosion prevention. The aim of this article is to provide a comprehensive review and to bridge the gap by developing a new hybrid-biocomposite with superhydrophobic surfaces.
Recently, carbon fiber-reinforced composite is widely used in many aerospace applications. Among most of the aerospace vehicles, human-powered aircraft essentially uses it for minimizing the weight of the vehicle and gaining high stiffness to increase its efficiency. In this paper, main wing spar of the human-powered aircraft is investigated. Finite element models were created based on the baseline model built in 2013 to make analysis of cross-section of the spar with varying ply angles of each layer of the spar. Objective function, which is affected from bending rigidity, torsional rigidity, and strength ratio, was evaluated for every cases. The model of 2013 and present cases were put into comparison by values evaluated from objective function. From the comparison, it was concluded that there are more chances to improve the baseline model to make the vehicle better in stiffness and weight than the model of 2013.
Daouadji, Tahar Hassaine;Hadji, Lazreg;Meziane, Mohamed Ait Amar;Bekki, Hadj
Structural Engineering and Mechanics
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v.59
no.1
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pp.83-100
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2016
In this paper, the problem of interfacial stresses in steel beams strengthened with a fiber reinforced polymer plates is analyzed using linear elastic theory. The analysis is based on the deformation compatibility approach developed by Tounsi (2006) where both the shear and normal stresses are assumed to be invariant across the adhesive layer thickness. The analysis provides efficient calculations for both shear and normal interfacial stresses in steel beams strengthened with composite plates, and accounts for various effects of Poisson's ratio and Young's modulus of adhesive. Such interfacial stresses play a fundamental role in the mechanics of plated beams, because they can produce a sudden and premature failure. The analysis is based on equilibrium and deformations compatibility approach developed by Tounsi (2006). In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both the steel beam and bonded plate. The paper is concluded with a summary and recommendations for the design of the strengthened beam.
In global competition manufacturing companies have to produce modern, new constructions from advanced materials in order to increase competitiveness. The aim of my research was to develop a new composite cellular plate structure, which can be primarily used for structural elements of road, rail, water and air transport vehicles (e.g. vehicle bodies, ship floors). The new structure is novel and innovative, because all materials of the components of the newly developed structure are composites (laminated Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) deck plates with pultruded Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) stiffeners), furthermore combines the characteristics of sandwich and cellular plate structures. The material of the structure is much more advantageous than traditional steel materials, due mainly to its low density, resulting in weight savings, causing lower fuel consumption and less environmental damage. In the study the optimal construction of a given geometry of a structural element of a road truck trailer body was defined by single- and multi-objective optimization (minimal cost and weight). During the single-objective optimization the Flexible Tolerance Optimization method, while during the multi-objective optimization the Particle Swarm Optimization method were used. Seven design constraints were considered: maximum deflection of the structure, buckling of the composite plates, buckling of the stiffeners, stress in the composite plates, stress in the stiffeners, eigenfrequency of the structure, size constraint for design variables. It was confirmed that the developed structure can be used principally as structural elements of transport vehicles and unit load devices (containers) and can be applied also in building construction.
Duc-Kien Thai;Thai-Hoan Pham;Duy-Liem Nguyen;Tran Minh Tu;Phan Van Tien
Steel and Composite Structures
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v.49
no.1
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pp.65-79
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2023
This paper presents a development of empirical evaluations, which can be used to evaluate the damage of fiber-reinforced concrete composites (FRC) wall subjected to close-in blast loads. For this development, a combined application of numerical simulation and machine learning approaches are employed. First, finite element modeling of FRC wall under blast loading is developed and verified using experimental data. Numerical analyses are then carried out to investigate the dynamic behavior of the FRC wall under blast loading. In addition, a data set of 384 samples on the damage of FRC wall due to blast loads is then produced in order to develop machine learning models. Second, three robust machine learning models of Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost) are employed to propose empirical evaluations for predicting the damage of FRC wall. The proposed empirical evaluations are very useful for practical evaluation and design of FRC wall subjected to blast loads.
This paper presents a method to detect the fiber property variation of laminated CFRP plates using the bivariate Gaussian distribution function. Five unknown parameters are considered to determine the fiber damage distribution, which is a modified form of the bivariate Gaussian distribution function. To solve the inverse problem using the combined computational method, this study uses several natural frequencies and mode shapes in a structure as the measured data. The numerical examples show that the proposed technique is a feasible and practical method which can prove the location of a damaged region as well as inspect the distribution of deteriorated stiffness of CFRP plates for different fiber angles and layup sequences.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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