Hamed, Mostafa A.;Mohamed, Salwa A;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.34
no.1
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pp.75-89
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2020
The current paper illustrates the effect of in-plane varying compressive force on critical buckling loads and buckling modes of sandwich composite laminated beam rested on elastic foundation. To generalize a proposed model, unified higher order shear deformation beam theories are exploited through analysis; those satisfy the parabolic variation of shear across the thickness. Therefore, there is no need for shear correction factor. Winkler and Pasternak elastic foundations are presented to consider the effect of any elastic medium surrounding beam structure. The Hamilton's principle is proposed to derive the equilibrium equations of unified sandwich composite laminated beams. Differential quadrature numerical method (DQNM) is used to discretize the differential equilibrium equations in spatial direction. After that, eigenvalue problem is solved to obtain the buckling loads and associated mode shapes. The proposed model is validated with previous published works and good matching is observed. The numerical results are carried out to show effects of axial load functions, lamination thicknesses, orthotropy and elastic foundation constants on the buckling loads and mode shapes of sandwich composite beam. This model is important in designing of aircrafts and ships when non-uniform compressive load and shear loading is dominated.
There has been a continuous study on the weight reduction of structure by composites. Unlike isotropic materials, the physical properties of composites vary according to the direction of laminate and the order of lamination. Therefore, in the case of composite ladders, it is essential to perform structural analysis to verify the planned design. In this study, ladder was designed by applying fabric material. In addition, the effect of loading position on the ladder was analyzed through finite element analysis, and structural performance was analyzed by selecting the most problematic location. We analyzed the effect of stacking order on the structural strength of the ladder by analyzing the structure by applying various stacking sequence and measuring the failure value in each layer.
Directional sedimentary structures (channel structure, cross stratification, and current ripple) were observed in fine to gravelly ye.y coarse sandstones of the Cretaceous Mayans Group (lljig, Hupyeongdong, and Jeomgok formations) in the northeastern part of Euiseong subbasin of Kyongsang basin, Southeast Korea. Large and small scale channel structures are common in all formations. Trough cross-stratification and channel structure frequently occur in the lljig formation (proximal fluvial deposit), whereas planar cross- stratification, cross lamination, and current ripple occur abundantly in the Hupyeongdong and Jeomgok formations (distal braided fluvial to marginal lacustrine deposits). The paleocurrent directions inferred from a statistical analysis of total 43 directional sedimentary structures show a mean azimuth of $290^{\circ}C$ with a standard deviation of $\pm68$. It suggests that the main flow of the paleocurrents moved toward the WNW direction and the source area of the sediments would be located somewhere in the ESE direction beyond the study area.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.11
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pp.319-325
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2018
The use of 3D printing (Additive Manufacturing) technology has expanded from initial model production to the mass production of parts in the industrial field based on the continuous research and development of materials and process technology. As a representative polymer material for 3D printing, the polyamide-based material, which is one of the high-strength engineering plastics, is used mainly for manufacturing parts for automobiles because of its light weight and durability. In this study, the specimens were fabricated using Selective Laser Sintering, which has excellent mechanical properties, and the flexural characteristics were analyzed according to the temperature of the two types of polyamide 12 and glass bead reinforced PA12 materials. The test specimens were prepared in the directions of $0^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $90^{\circ}$ based on the work platform, and then subjected to a flexural test in three test temperature environments of $-25^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$. As a result, PA12 had the maximum flexural strength in the direction of $90^{\circ}$ at $-25^{\circ}C$ and $0^{\circ}$ at $25^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$. The glass bead-reinforced PA12 exhibited maximum flexural strength values at all test temperatures in the $0^{\circ}$ fabrication direction. The tendency of the flexural strength changes of the two materials was different due to the influence of the plane direction of the lamination layer depending on the type of stress generated in the bending test.
Although composite materials are increasingly utilized in general high-strength structures, the demand of performance characteristics as the multifunctional materials has been increased especially in the area of complex electronic devices. While the heat dissipation properties of devices are typically required properties, control of thermal property of composite material especially in the vertical direction is one of the problems to be solved due to its lamination process. In this study, CFRP was manufactured using the Vacuum filtration method for three types of solvent and CFs. In the composite material manufacturing process, the effect of solvent was examined using three solvents where solvents are most frequently used for the dispersion of fibers. Morphology of fiber was observed through a microscope to confirm the arrangement of CFs in the vertical direction. The alignment of fiber was examined through the measurement of the thermal conductivity of the manufactured specimen. For the thermal conductivity measurement, the higher thermal conductivity was obtained with the lower aspect ratio of CF. For the thermal conductivity in the through-plane direction, 8.687 W/m·K, 10.322 W/m·K, and 13.005 W/m·K of thermal conductivity was measured in the DMF, NMP and Acetone, respectively.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.10
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pp.1514-1519
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2001
This paper is concerned with design, manufacturing and performance test of LIPCA ( Lightweight Piezo- composite Curved Actuator) using a top carbon fiber composite layer with near -zero CTE(coefficient of thermal expansion), a middle PZT ceramic wafer and a bottom glass/epoxy layer with high CTE. The main point of this design is to replace the heavy metal layers of THUNDER by thigh tweight fiber reinforced plastic layers without losing capabilities to generate high force and large displacement. It is possible to save weight up to about 30% if we replace the metallic backing material by the light fiber composite layer. We can also have design flexibility by selecting the fiber direction and the size of prepreg layers. In addition to the lightweight advantage and design flexibility, the proposed device can be manufactured without adhesive layers when we use epoxy resin prepreg system. Glass/epoxy prepregs, a ceramic wafer with electrode surfaces, and a graphite/epoxy prepreg were simply stacked and cured at an elevated temperature (177 $^{circ}C$ after following an autoclave bagging process. It was found that the manufactured composite laminate device had a sufficient curvature after detached from a flat mold. The analysis method of the cure curvature of LIPCA using the classical lamination theory is presented. The predicted curvatures are fairly in agreement with the experimental ones. In order to investigate the merits of LIPCA, a performance test of both LIPCA and THUNDE$^{TM}$ were conducted under the same boundary conditions. From the experimental actuation tests, it was observed that the developed actuator could generate larger actuation displacement than THUNDERT$^{TM}$.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.36
no.4
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pp.95-104
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1999
Use of the ultra thick plate is being continuously increased in large off-shore structures, ships, bridges and skyscraper construction, due to increasingly large-sized steel structures and it seems that this trend will be maintained. But, occurrence of the lamella tearing has been reported in ultra thick plate used for construction. It is reportedly caused by impurities such S(sulfur), P(phosphorus) and others accumulated in the ultra thick plate's centerline in the thickness direction with strip shape or by restraint residual stress caused by the welding. In the ultra thick plate made by continuous casting method, occurrence of lamination is difficult to avoid because of the properties of production procedure. Therefore, with a view to reducing the lamella properties, this report tries tearing in the steel structure in the view of welding strength rather than metallic properties, this report tries to seek the optimum groove and welding procedure by using the computer simulation based on FEM(Finite Element Method).
Yoon, Chang-Mo;Lee, Dong-Woo;Byun, Joon-Hyung;Tran, Thanh Mai Nguyen;Song, Jung-il
Composites Research
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v.35
no.2
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pp.106-114
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2022
Carbon fiber-reinforced plastic, well known high specific strength and high specific stiffness, have been widely used in the aircraft industry. Mostly the CFRP structure is fabricated by lamination of carbon fiber or carbon prepreg, which has major disadvantage called delamination. Delamination is usually produced due to absence of the through-thickness direction fiber. In this study, three-dimensional carbon preform woven in three directions is used for fabrication of aircraft wing unit structure, a part of repeated structure in aircraft wing. The unit structure include skin, stringer and rib were prepared by resin transfer molding method. After, the 3D structure was compared with laminate structure through compression test. The results show that 3D structure is not only effective to prevent delamination but improved the mechanical strength. Therefore, the 3d preform structure is expected to be used in various fields requiring delamination prevention, especially in the aircraft industry.
Cylindrical laminated veneer lumber (LVL) is produced by winding the veneer tape on a circular cylinder. The veneer tape was produced by cutting the veneer into a rectangular shape and sewing it in a vertical direction to the fiber. The tensile strength test was carried out by producing the veneer tape specimen with different species of veneer, types and combinations of sewing yarn. The Radiata pine veneer tape produced with three sewing lines using the reinforced sewing thread had the best tensile strength. Also, the separation and snapping problems of the veneer tape were improved, resulting in the improvement in the workability of cylindrical LVL. The bending strength of various cylindrical LVL produced with different types of veneer tape and a different number of lamination layers and the application of reinforcement with glass fiber cloth was compared with that of Larix log. Bending MOR of cylindrical LVL reinforced with glass fiber cloth at the volume ratio of 11% was improved by 65% in comparison to the non-reinforced cylindrical LVL. In the case of the cylindrical LVL produced with 2 sewing lines of veneer tape, a fracture occurred at the butt joint between the veneer tapes. However, in the case of the cylindrical LVL produced with 3 sewing lines of veneer tape a fracture occurred in the fiber direction.
Metamaterials are complexes of elements that can create properties not found in naturally occurring materials, such as changing the direction of forces, creating negative stiffness, or altering vibration and impact properties. In the case of wood pile metamaterials that are easy to manufacture and have excellent performance in reducing vibration and shock in the vertical direction, basic research on variables affecting shock transmission is needed to reduce shock. Although research on impact reduction according to geometrical factors is being conducted recently, studies on the effect of material variables on impact reduction are insufficient. In this paper, finite element analysis was carried out by variablizing the geometrical properties (lamination angle, diameter, length) and material properties (modulus of elasticity, specific gravity, Poisson's ratio) of wood pile cylinders. Through finite element analysis, the shape of the wooden pile cylinder delivering impact was confirmed, and the effect of each variable on the reduction of impact force and energy was considered through main effect diagram analysis, and frequency band analysis was performed through fast Fourier transform. proceeded In order to reduce the impact force and vibration, it was found that the variables affecting the contact area of t he cylinder have a significant effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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