Carbon nanotubes (CNTs) have received increased interest in reinforcing research for polymer matrix composites due to their exceptional mechanical characteristics. Its high surface area/volume ratio and aspect ratio enable polymer-based composites to make the most of its features. This study focuses on the experimental tensile testing and fabrication of carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) beams, exploring various micromechanical models. By examining the performance of these models alongside experimental results, the research aims to better understand and optimize the mechanical properties of CNTRC materials. Tensile properties of neat epoxy and 0.3%; 0.4% and 0.5% by CNT reinforced laminated single layer (0°/90°) carbon fiber composite beams were investigated. The composite plates were produced in accordance with ASTM D7264 standard. The tensile test was performed in order to see the mechanical properties of the composite beams. The results showed that the optimum amount of CNT was 0.3% based on the tensile capacity. The capacity was significantly reduced when 0.4% CNT was utilized. Moreover, the experimental results are compared with Finite Element Models using ABAQUS. Hashin Failure Criteria was utilized to predict the tensile capacity. Good conformance was observed between experimental and numerical models. More importantly is that Young' Moduli of the specimens is compared with the prediction Halpin-Tsai and Mixture-Rule. Although Halpin-Tsai can accurately predict the Young's Moduli of the specimens, the accuracy of Mixture-Rule was significantly low.
Diabetes mellitus revealed a chronic disorder of lipid, carbohydrate and protein metabolism characterized by insulin deficiency, and a striking tendency toward development of atherosclerosis, microangiopathy, nephropathy, neuropathy and recently cardiomyopathy etc. The mechanism of heart failure in patients with diabetic cardiomyopathy is not clear but diabetic cardiomyopathy usually occurs in persons with long standing diabetes. After diabetes induced in made Sprague- Dawley strain rats by injection of streptozotocin(60mg/kg), cardiac tissue with hematoxylin-eosin and Masson's trichrome stain was examined at 3 days, 1, 2, 4, 6 weeks later under light microscope. The results were obtained as follows : 1. In H&E stain of control group, myocardiac cells were shorter than skeletal muscle cell, which was branched out and connected each other at terminal with striation, intercalated disk and nucleus at center of cell. 2. In MT stain of control group, a few of collagen fibrile were seen at periva scular interstium, but wasn't seen between skeletal muscle fiber, and cardiac muscle was seen in various size. 3. In MT stain of experimental group, increased collagen fiber deposition at perivascular interstiums were seen periodically. 4. In MT stain of experimental group, increased collagen fiber deposition at interstitial matrix between perimyocardiac cells were seen at 3 day, 4 weeks and 6 weeks after DM induction. 5. In H&E stain of experimental group, partial degeneration of myocardiac cells was seen after 4 weeks of DM induction. From above results, streptozotocin induced diabetes mellitus increased collagen around perivascular and between intercellular matrix in heart.
The CFRP-confined circular concrete-filled steel tubular column is composed of concrete, steel, and CFRP. Its failure mechanics are complex. The most important difficulties are lack of an available method to establish a relationship between a specific damage mechanism and its acoustic emission (AE) characteristic parameter. In this study, AE technique was used to monitor the evolution of damage in CFRP-confined circular concrete-filled steel tubular columns. A fuzzy c-means method was developed to determine the relationship between the AE signal and failure mechanisms. Cluster analysis results indicate that the main AE sources include five types: matrix cracking, debonding, fiber fracture, steel buckling, and concrete crushing. This technology can not only totally separate five types of damage sources, but also make it easier to judge the damage evolution process. Furthermore, typical damage waveforms were analyzed through wavelet analysis based on the cluster results, and the damage modes were determined according to the frequency distribution of AE signals.
In this study, tests and finite element analyses were performed regarding compression after impact strength for laminated composite structures of unidirectional carbon fiber reinforced plastic widely used in structural materials. Two lay-up sequences of composite laminates were selected as test specimens and four impact energy conditions were applied respectively. Impact and compressive strength tests were conducted in accordance with ASTM standards. Impact damages in test specimens were analyzed by using non-destructive inspection method of C-Scan, and compression after impact strengths were calculated with compressive test results. Progressive failure analysis method that can progressively simulate damages and fractures of fiber/matrix/lamina/laminate level was used for impact and compressive strength analyses. All analysis results including contact force, deflection, impact damages, compressive strengths, etc. were compared to test results, and the validity of analysis method was verified.
Densification occurs by the inelastic flow of the matrix materials during the consolidation processes at high temperature for MMCs, and the results depend on many process conditions such as applied pressure, temperature and volume fraction of fiber and matrix materials. This is particularly important in titanium matrix composites since material failure may occur by either the applied conditions or microstructural parameters through the processes, and thus a generic model based on micro-mechanical approaches enabling the evolution of density over time to be predicted has been developed. The mode developed is then implemented into FEM so that practical process simulation has been carried out. Further the experimental investigation of the consolidation behavior of SiC/Ti-6Al-4V composites using vacuum hot pressing has been performed, and the results obtained are compared with the model predictions.
Kim, Sang-Hee;Hong, Sung-Gul;Yun, Hyun-Do;Kim, Gyu-Yong;Kang, Thomas H.K.
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.27
no.2
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pp.103-113
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2015
This paper studies impact performance of wire-mesh and steel fiber-reinforced concrete based on high-velocity impact experiments using hard spherical balls. In this experimental study, panel specimens were tested with various parameters such as steel fiber volume fraction, presence/absence of wire mesh, panel thickness, impact velocity, and aggregate size for the comparison of impact resistance performance for each specimen. While improvement of the impact resistance for reducing the penetration depth is barely affected with steel fiber volume fraction, the impact resistance to scabbing and perforation is improved substantially. This was due to the fact that the steel fiber had bridging effects in concrete matrix. The wire mesh helped minimizing the crater diameter of front and back face and enhanced the impact resistance to scabbing and perforation; however, the wire mesh did not affect the penetration depth. The wire mesh also reduced the bending deformation of the specimen with wire mesh, though some specimens had splitting bond failure on the rear face. Additionally, use of 20 mm aggregates is superior to 8 mm aggregates in terms of penetration depth, but for reducing the crater diameter on front and back faces, the use of 8 mm aggregates would be more efficient.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.2
s.257
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pp.205-210
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2007
SiC/SiC composites and monolithic SiC materials have been fabricated by the melt infiltration process, through the creation of crystallized SiC phase by the chemical reaction of C and Si. The reinforcing material used in this system was a braided Hi-Nicalon SiC fiber with double interphases of BN and SiC. The microstructures and the mechanical properties of RS-SiC based materials were investigated through means of SEM, TEM, EDS and three point bending test. The matrix morphology of RS-SiS/SiC composites was greatly composed of the SiC phases that the chemical composition of Si and C is different. The TEM analysis showed that the crystallized SiC phases were finely distributed in the matrix region of RS-SiC/SiC composites. RS-SiC/SiC composites also represented a good flexural strength and a high density, accompanying a pseudo failure behavior.
Composites have wide applications in aerospace vehicles and automobiles because of the inherent flexibility in their design lot improved material properties. Composite tubes in particular, are potential candidates for their use as energy absorbing elements in crashworthiness applications due to their high specific energy absorbing capacity and the stroke efficiency. Their failure mechanism however is highly complicated and rather difficult to analyze. This includes fracture in fibers, in the matrix and in the fiber-matrix interface in tension, compression and shear. The purpose of this study is to investigate the energy absorption characteristics of Gr/E(Graphite/Epoxy) tubes on static and impact tests. The collapse characteristics and energy absorption of a variety of tubes have been examined. Changes in the lay-up which increased the modulus increased the energy absorption of the tubes. Based on the test results, the following remarks can be made: Among CA15, CA00 and CA90 curves the CA90 tube exhibits the highest crush load throughout the whole crush process, and max load increases as interlaminar number increase. Among all the tubes type CC90 has the largest specific crushing stress of 52.60 kJ/kg which is much larger than other tubes.
Kim Hyo-Jin;Seo Do-Won;Pak Han-Ju;Jeon Yang-Bae;Lim Jae-Kyoo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.7
s.250
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pp.779-786
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2006
Woven sisal textile reinforced composites were manufactured to evaluate fracture toughness, and tensile test. All specimens were immersed in water five times. All specimens are immersed in pure water during 9 days at room temperature, and dried in 1 day at $50^{\circ}C$. Two kinds of polymer matrices such as epoxy and vinyl-ester were used. Fractured surface were investigated to study the failure mechanism and fiber/matrix interfacial adhesion. It is shows that it can be enhanced to improve their mechanical performance to reveal the relationship between fracture toughness and water absorption fatigue according to different polymer matrices. Water uptake of the epoxy composites was found to increase with cycle times. Mechanical properties are dramatically affected by the water absorption cycles. Water-absorbed samples observed poor mechanical properties such as lower values of maximum strength and extreme elongation. The $K_{IC}$ values demonstrate a decrease in inclination with increasing cyclic times of wetting and drying fur the epoxy and vinyl-ester.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.11
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pp.2328-2335
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2002
A hybrid composite material has many potential usage due to the high specific strength and the resistance to fatigue, when compared to other composite materials such as fiber reinforced plastic(FRP) and metal matrix composite(MMC). However, the fracture mechanism of hybrid composite material is extremely complicated because of the bonding structure of metals and FRP. In this study, Al 7075 sheets and carbon epoxy preprags were used to fabricate the hybrid composite. Recently, nondestructive technique has been used to evaluate the fracture mechanism of these composite materials. AE technique was used to clarify the microscopic damage behavior and failure mechanism of A17075/CFRP hybrid composite. It was found that AE paralneters such as AE event, energy and amplitude were effective to evaluate the failure process of Al 7075/CFRP composite. In addition, the relationship between the AE signal and the characteristics of fracture surface using optical microscope was discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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