Rapid industrial development in recent times has increased the demand for light-weight materials with high strength and structural integrity. In this context, carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) composite materials are being extensively used. However, laminated CFRPs develop faults during impact because CFRPs are composed of mixed carbon fiber and epoxy. Moreover, their fracturing behavior is very complicated and difficult to interpret. In this paper, the effect of the direction of lamination in CFRP on the absorbed impact energy and impact strength were evaluated, including symmetric ply (0°/0°, −15°/+15°, −30°/+30°, −45°/+45°, and −90°/+90°) and asymmetric ply (0°/15°, 0°/30°, 0°/45°, and 0°/90°), through drop-weight impact tests. Further, the thermal properties of the specimens were measured using an infrared camera. Correlations between the absorbed impact energy, impact strength, and thermal properties as determined by the drop-weight impact tests were analyzed. These analyses revealed that the absorbed impact energy of the specimens with asymmetric laminated angles was greater than that of the specimens with symmetric laminated angles. In addition, the asymmetry ply absorbed more impact energy than the symmetric ply. Finally, the absorbed impact energy was inversely proportional to the thermal characteristics of the specimens.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.3
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pp.210-220
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2001
This paper aims at the evaluation on the characterization of CFRP laminate plates using falling weight impact tester. The experimentation was conducted on several laminates of different fiber and ply orientation. A system was built for the impact strength of CFRP laminates in consideration of stress wave propagation with using drop-weight impact tester as one of impact test. Absorbed energy of orthotropic composites with using T300 fiber, which are composed of the same fiber and stacking number is higher than that or quasi-isotropic specimen over impact energy 7J, but in case or using T700 fiber, much difference does not show. Also, absorbed energy of orthotropic composites with using T300 fiber, which are composed or stacking number and orientation became more than that of T700 fiber specimen; however great change doesn't show in case of quasi-isotropic specimens. It is found that influence was confirmed between impact energy and absorbed energy as the impact energy is increased with adding the falling weight.
This paper describes a method for a falling weight impact test to estimate the impact energy absorbing characteristics and impact strength of CFRP (Carbon-fiber reinforced plastics) laminate plates based on considerations of stress wave propagation theory, which were converted to measurements of load and displacement verses time. The delamination area of impacted specimens for the different ply orientations was measured with an ultrasonic C-scanner to determine the correlation between impact energy and delamination area. The energy absorbed by a quasi-isotropic specimen having four interfaces was higher than that of orthotropic laminates with two interfaces. The more interfaces, the greater the energy absorbed. The absorbed energy of a hybrid specimen embedding GFRP (Glass-fiber reinforced plastics) layer was higher than that of normal specimens. Also, a falling weight impact tester was built to evaluate the characteristics and impact strength of CFRPs.
In this paper, we conducted high velocity impact test for Carbon/Epoxy composite laminates and proposed advanced method for predicting the absorbed energy of composite laminates. During high-velocity impact test, we discovered loss of projectile mass macroscopically using high speed camera, thus we calculated the absorbed energy of composite laminates by taking loss of projectile mass into account. We proposed a model for predicting the absorbed energy of composite laminates subjected to high-velocity impact, the absorbed energy was classified into static energy and dynamic energy. The static energy was calculated by the quasi-static perforation equation that is related to the fiber breakage and static elastic energy. The dynamic energy can be divided by the kinetic energy of deformed specimen and fragment mass. Finally, the predicted absorbed energy considering loss of projectile mass was compared with experimental results.
The evaluation and prediction for the absorbed energy, residual velocity, and impact damage are the key things to characterize the impact behavior of composite laminated panel subjected to high-velocity impact. In this paper, the method to predict the residual velocity and the absorbed energy of Carbon/Epoxy laminated panel subjected to high velocity impact are proposed and examined by using quasi-static perforation test and high-velocity impact test. Total absorbed energy of specimen due to the high-velocity impact can be grouped with static energy and kinetic energy. The static energy are consisted of energy due to the failure of the fiber and matrix and static elastic energy, which are related to the quasi-static perforation energy. The kinetic energy are consisted of kinetic energy of moving part of specimen, which are modelled by three modified kinetic model. The high-velocity impact test were conducted by using air gun impact facility and compared with the predicted values. The damage area of specimen were examined by C-scan image. In the high initial impact velocity above the ballistic limit, both the static energy and the kinetic energy are known to be the major contribution of the total absorbed energy.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.11a
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pp.106-109
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2000
Impact tester was build up to evaluate the characterization of CFRP laminate plates under the low velocity impact. The tests were conducted on several laminates of different ply orientation A system was budded for the impact strength of CFRP laminates in consideration of stress wave propagation theory using drop-weight impact tester as one of impact test. Results indicate that absorbed energy of quasi-isotropic specimen having four interfaces is higher than that of orthotropic laminates with two interfaces. Also the damage area was measured with ultrasonic C-scanner on some samples. In the specimens the relationship was linear between damaged area and absorbed energy to some degree. Absorbed energy in the specimen that ply number, interface number and fiber stacking sequences is same but having hybrid is higher than that of orthotropic laminates without hybrid.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.6
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pp.782-789
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2010
It is important to satisfy the requirements and standards for the protections of passengers in a car accident. There are lots of studies on the crushing energy absorption of a structure member in automobiles. In this paper, we have studied to investigate collapse characteristics and moisture absorption movements of CFRP( carbon fiber reinforced plastics) structure members when CFRP laminates are under the hygrothermal environment. In particular, the absorbed energy, mean collapse load and deformation mode were analyzed for CFRP members which absorbed most of the collision energy. Also, variation of stacking angle is important to increase the energy absorption capability. The purpose of this study is to evaluate the strength reduction and moisture absorption behavior of CFRP hat shaped member. Therefore we have made a impact collapse experiment to research into the difference of absorbed energy and deformation mode between moisture absorbed specimen and non-moisture absorbed. As a result, the effect of moisture absorption and impact loads of approximately 50% reduction in strength are shown.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.04a
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pp.20-25
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2000
In order to study the impact fracture behavior of brittle materials, a steel-ball-impact experiment was Performed. Five kinds of materials were used in this study : soda-lime glass plates, glass/epoxy prepreg-one layer-bonded and unbonded glass plates, glass/epoxy prepreg-three layers-bonded and unbonded glass plates. Fracture patterns, the maximum stress and absorbed fracture energy were observed according to various impact velocities 40-120m/s. With increasing impact velocity, ring crack, cone crack, radial crack and lateral crack took place in the interior of glass plates. The generation of such cracks was largely reduced with glass/epoxy prepreg coating. Consequently, it is thought that the characteristics of the dynamic Impact fracture behavior could be evaluated using the absorbed fracture energy and the maximum stress measured at the back surface of glass plates.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.5
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pp.38-46
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1995
In this paper, an experimental study on the effects of the impact damage and the perforation characteristic of CFRP laminates with different fiber stacking orientation and ply number was done through an observation of interrelations between the impact energy vs. transmitted energy and the impact energy vs. absorbed energy per unit volume. The velocities of the ball before or after impact are measured by the high-speed camera. And when CFRP laminates are subjected to tranverse impact by a steel ball(${\phi}10$), the delamination shapes generated by impact damage are observed by using SAM (Scanning acoustic Microscope).
In this study, collapse test of thin-walled structure is performed under axially quasi-static and impact load in collapse characteristic to develop the optimum structural member for a light-oriented automobile. Furthermore, the energy-absorbing capacity is observed according to the variety of configuration(circular, square), aspect ratio in aluminum specimen to obtain basic data for the improved member of vehicle. In both quasi-static and impact collapse test, Al circular specimens collapse, in general, with axisymmetric mode in case of thin thickness while collapse with non-axisynmetric mode according to the thickness increase. For Al rectangular specimens, they collapse with axisymmetric mode in case of thin thickness, with mixed collapse mode according to the increase of thickness. In terms of initial max. load, Al square specimen turns out the best member among specimens, and then Al square, circular and circular with large scaling ratio, respectively. In case of quasi-static compression test, the absorbed energy per unit volume and mass shows higher in Al circular specimen, and then Al square, circular with large scaling ratio, respectively, according to shape ratio the absorbed energy per unit volume and mass in case of max. impact compression load is higher than that of static load. But the absorbed energy per unit volume and mass shows that Al circular specimen is the best member. Especially, unlike max. compression loan, the absorbed energy per unit volume and mass in impact test turns out the low value.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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