This paper proposes an analytical solution method for free vibration of curved functionally graded (FG) nonlocal beam supposed to different thermal loadings, by considering porosity distribution via nonlocal elasticity theory for the first time. Material properties of curved FG beam are assumed to be temperature-dependent. Thermo-mechanical properties of porous FG curved beam are supposed to vary through the thickness direction of beam and are assumed to be temperature-dependent. Since variation of pores along the thickness direction influences the mechanical and physical properties, porosity play a key role in the mechanical response of curved FG structures. The rule of power-law is modified to consider influence of porosity according to even distribution. The governing equations of curved FG porous nanobeam under temperature field are derived via the energy method based on Timoshenko beam theory. An analytical Navier solution procedure is used to achieve the natural frequencies of porous FG curved nanobeam supposed to thermal loadings with simply supported boundary condition. The results for simpler states are confirmed with known data in the literature. The effects of various parameters such as nonlocality, porosity volume fractions, type of temperature rising, gradient index, opening angle and aspect ratio of curved FG porous nanobeam on the natural frequency are successfully discussed. It is concluded that these parameters play key roles on the dynamic behavior of porous FG curved nanobeam. Presented numerical results can serve as benchmarks for future analyses of curve FG nanobeam with porosity phases.
Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/epoxy composites are prepared by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) method. The mechanical properties, fracture surface morphologies, and thermal stabilities of these nanocomposites are evaluated for epoxy resins with various amounts of MWCNTs. Composites consisting of different amounts of MWCNTs displayed an increase of the work of adhesion between the MWCNTs and the matrix, which improved both the tensile and impact strengths of the composites. The tensile and impact strengths of the MWCNT/epoxy composite improved by 59 and 562% with 0.3 phr of MWCNTs, respectively, compared to the epoxy composite without MWCNTs. Thermal stability of the 0.3 phr MWCNT/epoxy composite increased compared to other epoxy composites with MWCNTs. The enhancement of the mechanical and thermal properties of the MWCNT/epoxy nanocomposites is attributed to improved dispersibility and strong interfacial interaction between the MWCNTs and the epoxy in the composites prepared by VARTM.
Prabhu, T. Niranjana;Demappa, T.;Harish, V.;Prashantha, K.
Advances in materials Research
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제4권2호
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pp.97-111
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2015
Polypropylene short fiber (PP)-clay particulate-epoxy ternary composites were prepared by reinforcing PP short fiber and clay particles in the range of 0.1 phr to 0.7 phr into epoxy resin. Prepared hybrid composites were characterized for their mechanical, thermal and flame retardant properties. The obtained results indicated an increase in impact resistance, tensile strength, flexural strength and Young's modulus to an extent (up to 0.5 phr clay and 0.5 phr PP short fiber) and then decreases as the reinforcing phases are further increased. The thermal stability of these materials are found to increase up to 0.2 phr clay and 0.2 phr PP addition, beyond which it is decreased. Addition of clay is found to have the negative effect on epoxy-PP short fiber composites, which is evident from the comparison of mechanical and thermal properties of epoxy-0.5 phr PP short fiber composite and epoxy-0.5 phr PP short fiber-0.5 phr clay composite hybrid. UL-94 tests conducted on the composite hybrids have showed a reduction in the burning rate. Morphological observations indicated a greater fiber pull with the addition of clay. The performed tests in the present study indicated that materials under investigation have promising applications in construction, agriculture and decorative purposes.
Gwak, Hyeon Jung;Ahn, Hyunchul;Lee, Won Jun;Yeo, Sang Young
Textile Coloration and Finishing
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제33권3호
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pp.131-140
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2021
Collagen and chitosan are used in medical and cosmetic materials as natural polymers. In order to utilize the advantages of the materials, collagen/chitosan conjugated wet-spun fibers were prepared. The analysis of surface, optical, thermal and mechanical properties was carried out on the various composition of collagen and chitosan. As a result of images analysis, it was verified that the collagen/chitosan conjugated fibers were stably spun. In addition, the optical and thermal properties of fibers were observed to be changed by hydrogen bond. As a result, an optimized composition could be found at an appropriate content. Moreover, the optimized fibers have mechanical properties similar to chitosan fibers, while improving the structural and thermal stability by its hydrogen bond. In addition, the wet-spun collagen/chitosan conjugated fibers can be applied to medical and various fields through mechanical properties according to content control.
In this study, we investigate the thermal and mechanical properties of composites comprising ethylene propylene diene monomer (EPDM) and polybutadiene (PB) obtained using carbon black (CB) as a reinforcing and compatibilizing filler. Owing to the significance of elastomeric materials in various industrial applications, blending of EPDM and PB has emerged as a strategic method to optimize the material properties for specific applications. This study offers insights into the blend composition, its microstructure, and the resulting macroscopic behaviors, focusing on the synergetic effects of composite materials. Furthermore, this study delves into curing and rheological behaviors, crosslink densities, and mechanical, thermal, and elastic properties of the elastomeric composites. Through systematic exploration, we believe that this study will be beneficial to material scientists and engineers working on developing advanced elastomeric composites.
Very slow degradation of synthetic based polymers has created a severe environmental issue that increased awareness towards research in polymers of biodegradable property. Soy protein isolate (SPI) is a natural biopolymer used as matrix in green composites but it has limitations of low mechanical properties and high water sensitivity. To enhance mechanical properties and reduce water sensitivity of Jute-SPI composites, SPI was modified with pine rosin which is also a natural cross-linking agent. 30% glycerol on the weight basis of a matrix was used as a plasticizer. The fibre volume fraction was kept constant at 0.2 whereas the pine rosin in SPI ranged from 5% to 30% of the matrix. The effects of pine rosin on mechanical, thermal, water sensitivity and surface morphology have been characterized using various techniques. The mechanical properties and water absorbency were found to be optimum for 15% pine rosin in Jute-SPI composite. Therefore, Jute-SPI composite without pine rosin and with 15% pine rosin were chosen for investigation through characterization by Fourier transforms infrared spectroscopy (FTIR), Thermo-gravimetric analysis (TGA), X-Ray diffraction (XRD) and Scanning electron microscope (SEM). The surface morphology of the composite was influenced by pine rosin which is shown in the SEM image. TGA measurement showed that the thermal properties improved due to the addition of pine rosin. Antimicrobial test showed antimicrobial property in the composite occurring 15% pine rosin. The research paper concludes that the modification of SPI resin with an optimum percentage of pine rosin enhanced mechanical, thermal as well as water-resistant properties of jute fibre reinforced composites.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제9권1호
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pp.176-181
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2008
This paper was studied the possibility on the recycling of the scrap used as the food packaging materials, PP/EVOH/PP multilayer. Recycling study was investigated into thermal and mechanical properties of samples which were mixed PP/EVOH waste plastics scrap with two kinds of compatibilizers. Melt behaviors as thermal property and tensile strength, % strain at break point, and tensile modulus as mechanical properties were investigated into kinds of and the weight ratio of compatibilizers. Mixed PP/EVOH waste plastics shows compatibity when Minanto-s and GMS as compatibilizers are mixed 0.5wt.% over.
Recently, building constructions have been developed toward high-rise, long span, and multi-complexed using the high strength materials, optimized section. But the structural behavior of steel structural members built with a high strength steel at fire condition is not clarified because of lacking of information of related references such as mechanical and thermal properties at high temperature situation. In this paper, to evaluate the structural stability of member or frame of steel framed building at fire situation through the engineering method, the mechanical and thermal experimental coupon tests have conducted at various high temperatures and the comparison to those of ordinary strength steels were done.
In this technical report we summarize the observational data on thermal and mechanical properties of rocks reported by over 70 best published papers. The experimental results reported individually are integrated and presented in tables and figures here, which will provide fundamental data to fairly determine and evaluate the rock properties at the initial design stage of underground structures exposed to high temperature environment.
Kim, Jae-Hong;Lee, Jung-Ho;Jung, Kyung-Ho;Kang, Tae-Jin
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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pp.79-82
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2005
In this study, mechanical properties of carbon fabrics composite under the thermal shock cycling were evaluated. Due to the interactions between fiber and polymer matrix, it is reasonable to conclude that both thermal cycles of thermal shock result in improvement of interlaminar shear strength(ILSS) for the longer conditioning time duration. The rise in ILSS may be attributed to the improved adhesion by cryogenic compressive stress and also by the post-curing strengthening effect. However, the flexural and tensile strength were decreased with increasing conditioning time of thermal cycle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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