A type of hybrid core made up of thin-walled square carbon fiber reinforced polymer (CFRP) honeycomb and Polymethacrylimide (PMI) foam fillers was proposed and prepared. Numerical model of the core under quasi static compression was established and validated by corresponding experimental results. The compressive properties of the core with different configurations were analyzed through numerical simulations. The effect of the geometrical parameters and foam fillers on the compressive response and energy absorption of the core were analyzed. The results show that the PMI foam fillers can significantly improve the compressive strength and energy absorption capacity of the square CFRP honeycomb. The geometrical parameters have marked effects on the compressive properties of the core. The research can give a reference for the application of PMI foam materials in energy absorbing structures and guide the design and optimization of lightweight and energy efficient cores of sandwiches.
The failure mechanism of a hollow bridge deck which is made of glass fiber reinforced polymer(GFRP) is investigated using both experiments and analysis. While the load-displacement behavior of the deck in the transverse direction shows a strong nonlinearity even in its initial response with relatively small magnitude of loads. In order to imporve the structural behavior of the deck in the transverse direction, we suggested that the empty space of the bridge deck is filled with a foam and investigated experimentally the static behavior of the orthotropic bridge deck which is made from GFRP and polyurethane foam. It is found that although the elastic modulus of the foam compared to that of the GFRP is about the order of $10^{-3}$, the structural behaviors in the weak axis such as nominal strength, stiffness, etc. are greatly improved. Owing to the low mass density of the foam used in this study, the bridge deck is still light enough with the improved structural properties.
It is important to uniformly supply the fuel gas into the reaction activity area in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Recent studies have shown that the cell performance can be significantly improved by employing metal foam gas distributor as compared with the conventional bipolar plate types. The metal foam gas distributor has been reported to be more efficient to fuel transport. In this study, three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulations have been performed to examine the effects of metal foam flow field design on the fuel supply to the reaction site. Darcy's law is used for the flow in the porous media. By solving additional advection equation for fluid particle trajectory, the gas transport has been visualized and examined for various geometrical configuration of metal foam gas distributor.
The COVID-19 pandemic increased people's time at home and caused an 80% increase in noise disputes between floors. The purpose of this study is to propose suitable materials for making indoor shoes (insoles) to minimize noise between floors. Subjects without back pain and leg-related disease (e.g. arthritis, etc.) from three different age groups (childhood, adolescence, and adulthood) were recruited for the study. Five polymer insole materials were considered: Chloroprene Rubber (CR foam), Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM foam), Natural Latex foam, Ethylene Vinyl Acetate (EVA foam), and Polyurethane (PU foam). From these materials, 20 combinations were prepared and randomly tested for noise and vibration. The results revealed a significant difference in noise and vibration levels based on the type of material used and the age of the subject. Nevertheless, all materials under consideration successfully reduced noise and vibration; in particular, type A-C greatly decreased. The CR foam material was especially effective at noise and vibration reduction (p<.01). This study suggests that adding insoles into socks that children wear at home could reduce noise vibration and disputes between floors.
폴리우레탄 발포체는 쿠션성이 뛰어나기 때문에 자동차 시트 쿠션으로 다양하게 사용이 되고 있다. 그 동안 시트 쿠션 발포체의 연구에 있어서 발포체 밀도를 낮추고자 하는 요구가 있어 왔으나, 최근에는 승차 안락감을 증대시키는 것이 더욱 중요시되고 있다. 승차 안락감과 관련하여 본 연구에서는 반발 탄성률 특성 및 히스테리시스 특성과 같은 정적물성을 조절하는 것에 관하여 연구하였다. 또한 승차 운전시 안락감 성능에 영향을 주는 매우 중요한 인자로 알려져 있는 진동 특성에 관하여 고찰하였다.
폴리프로필렌 (PP)의 전자선 가교 발포 공정에 있어서 전자선 조사량과 발포재료의 분자량 및 다양한 발포 공정이 발포체의 구조에 미치는 영향에 관해 연구하였다. 가교된 PP의 겔분율은 3.2 Mrad의 전자선 조사량에서 48%로 가장 높게 나타났고 발포체의 셀 균일성과 열 안정성에 큰 영향을 나타내었다. 3.2 Mrad 이상의 전자선 조사량에서 겔분율이 48%에서 더 이상 증가하지 않았으며, 발포체 구조 향상에도 더 이상 영향을 미치지 못하였다. 분자량이 증가할수록 높은 전단 점도와 겔분율을 나타내며 보다 균일하고 미세한 셀 구조를 형성하고, 열안정성이 높은 발포체를 형성하였다.
Foam type porous silicon carbide ceramics were fabricated by a polymer replica method using polyurethane foam, carbon black, phenol resin, and silicon powder as raw materials. The influence of the C/Si mole ratio of the ceramic slurry and heat treatment temperature on the porous silicon carbide microstructure was investigated. To characterize the microstructure of porous silicon carbide ceramics, BET, bulk density, X-ray Powder Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscope (SEM) analyses were employed. The results revealed that the surface area of the porous silicon carbide ceramics decreases with increased heat treatment temperature and carbon content at the $2^{nd}$ heat treatment stage. The addition of carbon to the ceramic slurry, which was composed of phenol resin and silicon powder, enhanced the direct carbonization reaction of silicon. This is ascribed to a consequent decrease of the wetting angles of carbon to silicon with increasing heat treatment temperature.
폴리스틸렌발포체(스티로폼)를 비롯한 소수성 폴리머의 재활용과 친수성 표면개질의 한 방편으로 산소플라즈마 고정화와 그래프팅법을 이용하여 친수성인 아크릴산과 아크릴아미드단량체를 스티로폼 표면에 도입하였다. 플라즈마 처리에 의한 표면개질의 증거는 ESCA스펙트럼의 O/C와 N/C ratio의 증가, 전계방사현미경의 사진으로부터 박막생성 및 접촉각의 현저한 감소 현상의 관찰로부터 확인하였다. 접촉각은 $84^{\circ}$에서 $18{\sim}19^{\circ}$로 대폭 감소하였으며, 이는 아크릴산보다 아크릴아미드가 결정적 요인이 됨을 알 수 있었다.
폴리실록산 고분자의 자가 발포과정을 이용하여 세라믹 다공질체를 제조하였다. 고분자가 가교반응을 하는 과정에서 발생하는 물과 알콜 증기를 이용하면 고분자 용융액 내에 기공을 형성할 수 있다. 세라믹 다공질체 내의 기공의 크기와 모양은 고분자 용융액의 점도에 따라 크게 달라진다. 충진제인 A1$_2$O$_3$ 함량이 증가하면 기공 크기는 감소하며 이는 A1$_2$O$_3$의 입자크기가 감소하여도 비슷한 양상을 보였다. 고분자 용융액의 점도는 고분자의 가교반응정도에 따라서도 영향을 받는다. 발포 전에 13$0^{\circ}C$에서 열처리를 하면 점도는 증가하며 다공질체의 기공 안정성은 증가한다. 제조된 세라믹 다공질체의 밀도와 압축강도는 발포과정에서의 승온속도에 따라 다른 값을 보였다.
본 연구에서는 섬유강화 플라스틱(FRP) 소재로 제작된 사각형 중공 교량 바닥판의 약축방향 거동을 보완하기 위해서 바닥판의 중공 내부를 구조용 폼(foam)으로 충전하였다. 충전폼의 유무와 폼의 강도에 따른 약축방향 정적거동 특성을 실험적으로 분석하여 충전폼의 역할을 검토하였다. FRP에 비하여 탄성계수가 현저히 낮은 구조용 폼으로 바닥판 내부를 충전하여 도 본래의 경량성을 유지하면서 공칭강도, 강성 등의 횡방향 구조성능이 획기적으로 개선되었다. 웨브의 개수에 따른 파괴거동을 비교하여 내부충전 FRP 바닥판에서 웨브의 역할을 파악하였다. 웨브가 내부충전 FRP 바닥판의 약축방향 강도에 미치는 영향은 미미하였으나, 폼 내부에서 발생한 균열의 전파를 차단함으로써 파괴모드의 취성을 경감시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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