본 논문에서는 다양한 방법으로 제작된 복합재 접착 체결부의 강도에 대한 온도 및 습도 환경의 영향을 연구하였다. 시편은 두 가지 종류의 일체성형 방법 외에 동시접착 및 이차접착 등 총 네 가지 방법으로 제작하였고, 상온건조, 고온습도 및 저온건조 환경 등 세 가지 환경에서 강도시험을 수행하였다. 전체적으로 고온습도 환경에서의 파손강도가 상온 환경에 비해 11~23% 가량 높게 나타났고, 저온 환경에서의 파손강도는 동시접착 체결부를 제외하고는 8~21% 가량 상온 강도보다 낮게 나타났다. 시험 환경에 따른 체결부의 강도 차이는 환경에 따른 접착제의 물성 변화가 주 원인인 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 최대 12개월 동안 염수침수시험을 수행하여 염수환경의 열습조건이 복합재의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 복합재 시편은 직물 형태의 탄소섬유와 에폭시로 구성된 프리프레그를 적층하여 제작하였으며, 노출온도 $35^{\circ}C$, $55^{\circ}C$, $75^{\circ}C$가 적용된 염수환경에 완전 침수시키는 조건을 적용하였다. 연구결과에 따르면 복합재의 인장강성과 인장강도는 노출온도와 노출시간이 증가할수록 노출전에 비해 감소 정도가 크지 않았지만 이에 비해 압축강성과 압축강도는 감소 정도가 크게 나타났다. 특히 압축강도는 노출온도가 증가할수록 염수침투가 가속화되어 감소 정도가 크게 나타났다.
In this paper, the effects of matrix hygrothermal aging and residual stress changes on $Avimid^{(R)}$ K3B/IM7 laminates in $80^{\circ}C$ water were studied. The factors causing the $80^{\circ}C$ water to degradation of the laminates could be the degradation of the matrix toughness, the change in residual stresses. After 500 hours fully saturated aging of the neat resin, the weight gain was 1.55% increase with the diffusion coefficient $7{\times}10^{-6}m^2/s$ and the fracture toughness was decreased about 41%. After 100 hours fully saturated aging of the $[+45/0/-45/90]_s$ K3B/IM7 laminates in $80^{\circ}C$ water, the weight gain was 0.41% increase with the diffusion coefficient $1{\times}10^{-6}m^2/s$ and the loss of the microcracking fracture toughness was 43.8% of the original toughness. To see whether the residual stress influenced the fracture toughness, two ply $[90^{\circ}/0^{\circ}]$ laminates were put in $80^{\circ}C$ water from 2 hours to 8 hours. The changes in residual stress in 8 hours are less than 3MPa. Because the 3MPa change is not sufficient to degrade the laminates, the main factor to degrade the microcracking fracture toughness was the degradation of the matrix fracture toughness.
발사체 추진 시스템에서 Titanium Hydride Potassium Perchlorate (THPP)는 에너지를 인가받으면 gas를 발생시키는 pyrotechnic initiator로써 혹은 NASA Standard Initiator (NSI)의 supplement charge로써 흔히 사용되는 물질이다. 하지만 금속으로 이루어진 복합 화약이 오랫동안 보관이 되면 노화라는 문제에 직면하게 된다. 본 연구에서는 열분석 및 표면분석을 통하여 다양한 습도환경에서 노화된 THPP에 대하여 열역학적 특성의 변화를 확인하였고, 이를 바탕으로 THPP에 대한 전반적인 노화 메커니즘을 구축해내었다. 우선, THPP가 노화됨에 따라 산화제 표면의 균열빈도가 증가하고 길이가 길어졌는데, 이는 열·수분 노화가 공통적으로 산화제의 분해를 초래함을 보여준다. 이때 열 노화된 경우 Viton의 열화 현상이, 수분 노화된 경우 연료의 산화가 더욱 두드러졌다. 또한 실험을 통해 계산된 반응률에 대한 THPP의 화학반응인자의 경우 습도에 따라 크게 달라졌는데, 이는 수분이 THPP의 연소에 상당한 변화를 미쳐 결국에는 수명의 감소로 이어지게 될 것을 시사한다.
This research is devoted to study the effects of humidity and temperature on the bending behavior of functionally graded (FG) ceramic-metal porous plates resting on Pasternak elastic foundation using a quasi-3D hyperbolic shear deformation theory developed recently. The present plate theory with only four unknowns, takes into account both transverse shear and normal deformations and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the functionally graded plate without using shear correction factors. Material properties of porous FG plate are defined by rule of the mixture with an additional term of porosity in the through-thickness direction. The governing differential equations are obtained using the "principle of virtual work". Analytically, the Navier method is used to solve the equations that govern a simply supported FG porous plate. The obtained results are checked by comparing the results determined for the perfect and imperfect FG plates with those available in the scientific literature. Effects due to material index, porosity factors, moisture and thermal loads, foundation rigidities, geometric ratios on the FG porous plate are all examined. Finally, this research will help us to design advanced functionally graded materials to ensure better durability and efficiency for hygro-thermal environments.
Ismail M. Mudhaffar;Abdelbaki Chikh;Abdelouahed Tounsi;Mohammed A. Al-Osta;Mesfer M. Al-Zahrani;Salah U. Al-Dulaijan
Structural Engineering and Mechanics
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제86권2호
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pp.167-180
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2023
This work applies a four-known quasi-3D shear deformation theory to investigate the bending behavior of a functionally graded plate resting on a viscoelastic foundation and subjected to hygro-thermo-mechanical loading. The theory utilizes a hyperbolic shape function to predict the transverse shear stress, and the transverse stretching effect of the plate is considered. The principle of virtual displacement is applied to obtain the governing differential equations, and the Navier method, which comprises an exponential term, is used to obtain the solution. Novel to the current study, the impact of the viscoelastic foundation model, which includes a time-dependent viscosity parameter in addition to Winkler's and Pasternak parameters, is carefully investigated. Numerical examples are presented to validate the theory. A parametric study is conducted to study the effect of the damping coefficient, the linear and nonlinear loadings, the power-law index, and the plate width-tothickness ratio on the plate bending response. The results show that the presence of the viscoelastic foundation causes an 18% decrease in the plate deflection and about a 10% increase in transverse shear stresses under both linear and nonlinear loading conditions. Additionally, nonlinear loading causes a one-and-a-half times increase in horizontal stresses and a nearly two-times increase in normal transverse stresses compared to linear loading. Based on the article's findings, it can be concluded that the viscosity effect plays a significant role in the bending response of plates in hygrothermal environments. Hence it shall be considered in the design.
Protective coatings play an important role in the protection of metallic structures against corrosive environment. The main function of anticorrosive coating is to prevent the materials from corrosive agents, such as water, oxygen and ions. In the study, the corrosion protection properties of urethane and epoxy coating systems were evaluated using EIS methods exposed to the corrosion acceleration test such as Norsok M501, Prohesion and hygrothermal cyclic test. AFM analysis of the coating systems was carried out to monitor the change of roughness of coatings. Urethane coating system was more stable than the epoxy coating under given cyclic conditions. Water uptake into the urethane coatings was less than that into the epoxy coating. The urethane coating system showed better corrosion protection than epoxy coating system based on the changes of the impedance modulus at low frequency region with exposure time. Consequently, the corrosion protection properties of the epoxy and urethane coatings was well correspond with their surface roughness changes and water uptakes.
The purposes of the paper are to apply the axiomatic design methodology to the design of PBGA package with polyimide coating under hygrothermal loading in the IR soldering process and to suggest more reliable design conditions by stress analysis. The analysis model is a 256-pin perimeter Plastic Ball Grid Array (PBGA) package with the polyimide coating surrounding chip and above surface of BT-substrate. The polyimide coating is suggested to depress the maximum stresses occurred on the stress concentration positions. The axiomatic design methodology is proved to be useful to find the more reliable design conditions for PBGA package. Finally, the optimal values of design variables to depress the stress in the PBGA package are obtained.
This paper presents a first step towards the understanding of water diffusion in RTM textile composite materials for aircraft applications and focuses on the development of experimental and numerical approaches to characterize the diffusion kinetics within the material. The method consists in making samples which are representative of the materials architecture and carrying out gravimetric tests on such samples. Analysis of results with the aid of a diffusion model reconstructing the architecture of the samples helps identifying the diffusion behaviour of the material.
In this paper the hygro-thermo-mechanical vibration and buckling behavior of embedded FG nano-plates are investigated. The Eringen's and Gurtin-Murdoch theories are applied to study the small scale and surface effects on frequencies and critical buckling loads. The effective material properties are modeled using Mori-Tanaka homogenization scheme. On the base of RPT and HSDPT plate theories, the Hamilton's principle is employed to derive governing equations. Using iterative and GDQ methods the governing equations are solved and the influence of different parameters on natural frequencies and critical buckling loads are studied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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