This study assessed the compressive and tensile strengths and modulus of elasticity of waste polyethylene terephthalate (PET) using the ASTM standard tests. In addition, short carbon and glass fibers were mixed with waste PET to examine the improvements in ductility and strength during compression. The bonding was examined via field-emission scanning electron microscopy. The strength degradation of the waste PET tested under UV was 40-50%. However, it had a compressive strength of 32.37 MPa (equivalent to that of concrete), tensile strength of 31.83 MPa (approximately ten times that of concrete), and a unit weight of 12-13 kN/m3 (approximately half that of concrete). A finite element analysis showed that, compared with concrete, a waste PET pile foundation can support approximately 1.3 times greater loads. Mixing reinforcing fibers with waste PET further mitigated this, thereby extending ductility. Waste PET holds excellent potential for use in foundation piles, especially while mitigating brittleness using short reinforcing fibers and avoiding UV degradation.
Jin-Woo Lee;Jae-Young Lee;Seoung-Bo Shin;Jae-Hyung Park;Hyun-Ju Park;Kyung-Hun Oh;Jin-Hyuk Huh;Yun-Hae Kim;Ji-Eun Lee
Composites Research
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v.37
no.2
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pp.68-75
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2024
Polypropylene (PP), a thermoplastic resin with excellent mechanical, thermal, chemical, and water resistance properties, has been attracting attention due to its economic efficiency and recyclability. However, repeated processing of thermoplastic resins can lead to property degradation, and the point at which quality degradation occurs varies depending on the processing conditions. In this study, we evaluated the performance changes of composite materials with repeated processing by blending PP resin with various additives and conducting extrusion and injection processes repeatedly. In addition, we evaluated the mechanical properties of composite materials to evaluate the effect of MFI value change during repeated processing on fiber impregnation in composite material processing.
Lee, Yong-Sung;Shin, Ki-Hoon;Cheong, Seong-Kyun;Choi, Ung-Jae;Kim, Young-Keun;Park, Kyung-Rea;Kim, Hong Seok
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.1
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pp.121-127
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2013
With the continuing demand for lightweight bicycles, carbon fiber composite materials have been widely used in manufacturing bicycle frames and components. Unlike general isotropic materials, the structural characteristics of composite materials are strongly influenced by the staking directions and sequences of composite laminates. Thus, to verify the design process of bicycles manufactured using composites, structural analysis is considered essential. In this study, a carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) bicycle frame was designed and its structural behavior was investigated using finite element analysis (FEA). By measuring the failure indices of the fiber and matrix under various stacking sequences and loading conditions, the effect of the stacking condition of composite laminates on the strength of the bicycle structure was examined. In addition, the structural safety of the bicycle frame can be enhanced by reinforcing weak regions prone to failure using additional composite laminates.
Ha, Yu-Mi;Lim, Da-un;Kim, Yoong Ahm;Jung, Yong Chae
Composites Research
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v.29
no.4
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pp.161-166
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2016
Carbon nanotube buckypaper (CNTs-BP)/thermoplastic polyurethane (PU) elastomer composites were successfully fabricated. The CNTs-BP/PU nanocomposites exhibited simultaneous improvements in both tensile modulus and strength by 1360 and 430%, respectively, as compared to pure PU. Possible reinforcing mechanisms were evidenced by SEM analyses and tensile tests. The CNTs-BP/PU nanocomposites can be potentially used as an inter-reinforcing agent in ultra-lightweight, high-strength aircraft, carbon-fiber-reinforced plastics, etc.
SiC fiber reinforced $Si_3N_4$ matrix composites combined with electrical conductive phases of carbon fiber and WC powder fabricated by hot pressing at 1773K. The ability to predict fracture in the ceramic matrix composites was evaluated by measuring simultaneous load-deflection and electrical resistanc difference-deflection curves in four point bending tests. The changes in electrical resistance differences closely corresponded to the fracture behavior of the composites. Different electrical conductive phases are suited to predicting different stages and rates of fracture. These obsevations how that it is possible to perform "in situ" fracture detection in ceramic composites.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.11
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pp.2328-2335
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2002
A hybrid composite material has many potential usage due to the high specific strength and the resistance to fatigue, when compared to other composite materials such as fiber reinforced plastic(FRP) and metal matrix composite(MMC). However, the fracture mechanism of hybrid composite material is extremely complicated because of the bonding structure of metals and FRP. In this study, Al 7075 sheets and carbon epoxy preprags were used to fabricate the hybrid composite. Recently, nondestructive technique has been used to evaluate the fracture mechanism of these composite materials. AE technique was used to clarify the microscopic damage behavior and failure mechanism of A17075/CFRP hybrid composite. It was found that AE paralneters such as AE event, energy and amplitude were effective to evaluate the failure process of Al 7075/CFRP composite. In addition, the relationship between the AE signal and the characteristics of fracture surface using optical microscope was discussed.
Koo, Seon Woong;Oh, Woo Jin;Won, Jong Sung;Lee, Ha Ram;Youn, Ju Young;Lee, Seung Goo
Textile Coloration and Finishing
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v.30
no.4
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pp.313-320
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2018
As carbon fiber reinforced composites(CFRP) are widely used in aerospace, automobile, marine, and sports goods applications, they have been studied extensively by various researchers. However, CFRP have been pointed out because of machining problems such as delamination and burr phenomenons. Especially, hole machining process, drilling, has non-smooth features on inlet and outlet surfaces of drilled hole. This kind of machining problem can be controlled to some extent by using high modulus pitch-CF, which has considerable effects on fracture behavior of composite compared with only PAN CF composite. Therefore, PAN and pitch hybridized CF composites were prepared having high strength and modulus. The results demonstrate that the hybrid CFRP specimens with pitch CF offer the good potential to enhance modulus as well as strength properties. Dynamic mechanical, flexural, and impact properties were measured and analyzed. Morphological surface of the composites were also observed by IFS-28, canon after hole machining.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.1
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pp.52-60
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2015
In the present study, an evaluation method for progressive failure of composite laminates has been proposed based on Puck's failure criterion and damage mechanics. The initial failure (or initiation of crack/delamination) has been assessed using Puck's failure criterion, and the progressive failure (or growth of crack/delamination) has been evaluated using fiber- and matrix-dependent damage variables. Based on Puck's failure criterion-damage mechanics coupling theories, the ABAQUS user-defined subroutine UMAT has been developed in order to analyze the progressive failure of glass/carbon fiber-reinforced composite laminates efficiently. In addition, the developed subroutine has been applied to progressive failure problem of industrial composite laminates, and the analysis results has been compared to experimental results which have been already reported in publications. It was confirmed that the simulation results were coincided well with the reported composite failure results.
The application of infrared heating in the hot press forming of the thermoplastic composites is conducive to productivity with high-speed heating. However, high energy, high forming temperature, and high-speed heating derived from infrared heating can cause material degradation and deteriorate properties such as re-melting performance. Therefore, this study was conducted to optimize the process conditions of the hot press forming suitable for carbon fiber reinforced polyetherketoneketone(CF/PEKK) composites that are actively researched and developed as high-performance aviation materials. Specifically, the degradation mechanisms and properties that may occur in infrared high-speed heating were evaluated through morphological and thermal characteristics analysis and mechanical performance tests. The degradation mechanism was analyzed through morphological investigation of the crystal structure of PEKK. As a result, the size of the spherulite decreased as the degradation progressed, and finally, the spherulite disappeared. In thermal characteristics, the melting temperature, crystallization temperature and heat of crystallization tend to decrease as degradation progresses, and the crystal structure disappeared under long-term exposure at 460℃. In addition, the low bonding strength was observed on the degraded surface, and the bonding surfaces of PEKK did not melt intermittently. In conclusion, it was confirmed that the CF/PEKK composite material degraded at 420℃ in the infrared high-speed heating. Furthermore, the spherulite experienced morphological changes and the re-melting properties of thermoplastic materials were degraded.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.19
no.6
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pp.88-95
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2020
Currently, Fiber-Reinforced Plastic (FRP) composite materials are used in many industrial fields, owing to their superior stiffness and specific strength compared to metals. However, there are issues with FRP inefficiency, due to low productivity of such materials, environmental problems they pose and long curing times needed. Trying to address these issues, research was conducted towards the development of a FRP composite material with excellent properties and short production time, introducing a curing method using a UV lamp. Four types of composite materials were prepared, cured with catalyst or UV (CZ: Catalyst + ZNT 6345, CR: Catalyst + RF 1001 MV, UVZ: Photoinitiator + ZNT 6345, and UVR: Photoinitiator + RF 1001 MV). Examination of the chemical and mechanical properties of these composites showed that UV-cured materials performed better than the catalyst-cured ones. These results indicate that the production process of FRP composite materials can be simplified by using a UV lamp for curing, resulting in composite materials with the same quality, but reduced production time by about 70% compared to currently used practices. This advancement will contribute greatly to the composite material industry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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