A decade ago, the technology of strengthening structures using FRP composites was primitive, with very few publications. Nowadays, the potential growth of research is achieved to the wide recognition of the importance of this new technology. In fact, significant practical applications have been preceded and the development of design methods have been achieved. However, the specific design methods for each applications are still lack of design skills in spite of the wide applications of FRP composites in the construction industry. The purpose of this paper is to report the development of design methods for FRP-strengthened structures by technical review design methods and guidelines of fiber reinforced composites.
This paper is the study on dry sliding wear behavior of carbon fiber reinforced epoxy matrix composites against lay-up orientation. Tests were investigated on the effect of the lay-up orientation, fiber sliding direction, load and sliding velocity when circumstance keep continuously at $21^{\circ}C$, 60%RH. Pin-on-disk dry sliding wear tests for each experimental condition were carried out with a carbon fiber reinforced plastic pin on stainless steel disk in order to search the friction and wear characteristics. The wear rates and friction coefficients against the stainless steel counterpart were experimentally determined and the wear mechanisms were microscopically observed. The effect on friction and wear behavior are observed differently, according to various conditions. When sliding took place against counterpart, the highest wear resistance and the lowest friction coefficient were observed in the $[0]_{24s}$ lay-up orientation at anti-parallel direction.
This paper presnets the tensile behavior of 8 high performance fiber-reinforced cementitious composites (HPFRCCs) members, each reinforced with one deformed bar 16mm in diameter. The variables included HPFRCC(Ductal, steel cord and polyethylene hybrid fiber, PE fiber) versus normal concrete. Fibers used in HPFRCC significantly increased tensile strength, ductility, and tension stiffening of cementitious materials. For HPFRCC, after first cracking, tensile load continue to rise without fracture localization. Sequentially developed parallel cracks contributed to the inelastic strain at increasing stress level. After yielding of the reinforcing bars, HPFRCC showed increases in loads with increasing strains.
사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 사출 성형 중 발생하는 수지 유동으로 인해 동일 시편 내에서도 다양한 섬유 배향을 갖는다. 이러한 섬유의 배향은 최종 복합재의 기계적, 열적 특성에 많은 영향을 주므로, 본 연구에서는 사출 성형된 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재의 섬유 배향을 광학 현미경 분석을 통하여 측정하고 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 계수에 미치는 영향을 분석하였다. 충격강도의 경우에 섬유의 배향이 크랙이 전파되는 방향에 수직으로 배향되어 있을수록 더 높은 충격강도를 보였으며, 이는 섬유의 배향에 따른 충격내성 강화 메커니즘과 밀접한 연관성을 보여주었다. 열팽창 계수의 경우에는 섬유가 열팽창률을 측정하는 방향과 동일한 방향으로 배향되어 있을수록 더 낮은 열팽창계수를 보였으며, 이 결과 역시 섬유의 배향이 열팽창 특성에 미치는 메커니즘과 밀접한 연관성을 보였다.
Cho, Donghwan;Choi, Yusong;Park, Jong Kyoo;Lee, Jinyong;Yoon, Byung Il;Lim, Yun Soo
Fibers and Polymers
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제5권1호
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pp.31-38
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2004
In the present paper, a variety of fiber reinforcements, for instance, stabilized OXI-PAN fibers, quasi-carbon fibers, commercial carbon fibers, and their woven fabric forms, have been utilized to fabricate pseudo-unidirectional (pseudo-UD) and 2-directional (2D) phenolic matrix composites using a compression molding method. Prior to fabricating quasi-carbon fiber/phenolic (QC/P) composites, stabilized OXI-PAN fibers and fabrics were heat-treated under low temperature carbonization processes to prepare quasi-carbon fibers and fabrics. The thermal conductivity and thermal expansion/contraction behavior of QC/P composites have been investigated and compared with those of carbon fiber/phenolic (C/P) and stabilized fiber/phenolic composites. Also, the chemical compositions of the fibers used have been characterized. The results suggest that use of proper quasi-carbonization process may control effectively not only the chemical compositions of resulting quasi-carbon fibers but also the thermal conductivity and thermal expansion behavior of quasi-carbon fibers/phenolic composites in the intermediate range between stabilized PAN fiber- and carbon fiber-reinforced phenolic composites.
스텔스 기술은 적진에서 항공기나 함정의 생존 가능성을 향상시키고 임무 수행 능력을 향상 시킬 수 있다. 본 논문의 목적은 섬유강화 복합재료를 이용하여 하중지지가 가능한 곡면부 형상을 갖는 저피탐지 구조를 제안하고 군사적 활용을 위한 전방위 스텔스 플랫폼의 개발 가능성을 보여주는 것이다. 본 연구에서는 곡면을 갖는 물체의 레이더 반사면적을 줄이기 위해서 기존의 circuit analog 흡수체에 기반을 둔 전자파 흡수구조를 개발하였다. 먼저 상용 3차원 전자기장 해석 프로그램을 이용하여 사각 주기격자 패턴의 전도성 고분자 층을 갖는 전자파 흡수구조를 설계하고 성능을 해석하였다. 다음으로 섬유강화 복합재료와 전도성 고분자 재료를 이용하여 설계된 반원통형 전자파 흡수구조를 제작하였다. 저항성 시트로 작용하는 주기격자 패턴층을 제작하기 위해서 PEDOT를 기반으로 하여 폴리우레탄을 바인더로 갖는 전도성 고분자 페이스트를 사용하였다. 마지막으로 제작된 RAS의 전자파 흡수 성능을 평가하기 위해 POSTECH의 compact range 장비를 이용하여 레이더 반사면적을 측정하였다.
크라프트 펄프의 screening rejects, 볏짚 그리고 이들의 1 : 1 비율의 혼합 물질을 사용하여, 5가지의 다른 섬유판(纖維板) 밀도(密度)를 가지는 섬유판을 만들었다. 이들을 유황(硫黃) 화합물(化合物)에 침적(沈積)시켰다. 제조(製造)한 복합재(複合材) 속의 유황(硫黃) 화합물(化合物)의 노화효과(老化效果)를 관찰하기 위해 1년동안 일정한 시간(時間) 간격(間隔)으로, 이 복합재의 기계적 강도(强度)를 Young 계수(係數)로 나타내었다. 최적(最適)의 섬유판과 유황 화합물의 제조 조건하(下)에서, 이 목재(木材) 섬유(纖維) 복합재(複合材)의 Young 계수(係數)는 기존의 합성수지로 만든 복합재나 목재 선유로 만든 집성재(集成材)나 복합재보다 훨씬 큰 결과를 보여 주었다. 예를 들어, 목재 섬유판 밀도가 0.35gm/$cm^3$인 이 복합재의 modulus of elasticity와 modulus of rupture는 각각 1,000,000psi와 7000psi인데 반해, 섬유판 밀도가 1.28gm/$cm^3$인 hardboard의 그것들은 각각 800,000psi와 6000psi를 나나내었다.
고리지방족 에폭시와 산무수물 경화제계에 탄소단섬유(SCF)와 유리단섬유(SGF)를 첨가하여 복합재를 제조한 다음 이들의 열적/기계적 특성을 조사하였다. 열기계분석법으로 측정된 열팽창계수(CTE)의 감소 효과를 보면 낮은 단섬유 함량에서는 두 섬유가 거의 비슷하나, 함량이 증가하면 SCF가 SGF에 비해 훨씬 효과적이었다. SCF 강화 복합재에 대한 CTE 실험값을 이론식에 적용해 본 결과 함량이 낮을 때는 혼합법칙(mixture rule)에 잘 맞으며, 함량이 높아지면 Craft-Christensen 식에 근접하였다. 또한, 유리상($30^{\circ}C$과 고무상($180^{\circ}C$)에서의 저장탄성률은 단섬유를 첨가하였을 때 크게 증가하였다. 전자주사현미경(SEM)으로 파단면을 관찰하여본 결과 이와 같은 결과는 단섬유와 에폭시 매트릭스간의 계면접착력과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.
PLA/PP polymer blends in various ratios (PLA:PP = 9:1, 4:1, 3:1, and 1:1), and their composites (PLA:PP = 1:1) with sisal fiber (10, 15 and 20 wt%) were fabricated using MAPP as compatibilizer. The aim of the work was to reduce the cost of biodegradable composites as well as to improve the impact strength of PLA using PP, a relatively cheaper thermoplastic. The developed composites were characterized for their morphological and mechanical properties. The tensile strength and modulus of the blends were decreased with increasing PP content whereas the strain at break and impact strength are increased. The tensile strength, modulus and water absorption were increased for hybrid composites with increasing fiber content.
Zr-based amorphous alloy matrix composites reinforced with metallic continuous fibers were fabricated by liquid pressing process, and their fracture properties were investigated by directly observing microfracture process using an in situ loading stage installed inside a scanning electron microscope chamber. About 60 vol.% of metallic fibers were homogeneously distributed inside the amorphous matrix. Apparent fracture toughness of the stainless-steel- and tungsten-fiber-reinforced composites was lower than that of monolithic amorphous alloy, while that of the Ta-fiber-reinforced composite was higher. According to the microfracture observation, shear bands or cracks were initiated at the amorphous matrix, and the propagation of the initiated shear bands or cracks was effectively blocked by fibers, thereby resulting in stable crack growth which could be confirmed by the fracture resistance curve (R-curve) behavior. This increase in fracture resistance with increasing crack length improved fracture properties of the fiber-reinforced composites, and could be explained by mechanisms of formation of multiple shear bands or multiple cracks at the amorphous matrix and blocking of crack or shear band propagation and multiple necking at metallic fibers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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