This study aimed to develop members with the optimum impact characteristics to ensure a protected space for passengers in the case of automobile collisions. Accordingly, these members were fabricated to provide sufficient rigidity and safety to the passenger room structure and to absorb large amounts of energy during collision. In particular, CFRP members were fabricated with different section shapes such as square and single- and double-hat shapes. Next, their impact collapse characteristics and collapse modes were quantitatively analyzed according to the changes in section shapes and stacking angles. This analysis was performed to obtain design data that can be applied in the development of optimum lightweight members for automobiles.
Kim, Kun-Young;Kwak, Sung-Hun;Han, Gyu-Dong;Park, Jin-Seok;Cho, Jun-Haeng;Lee, Chang-Hoon;Kang, Myung-Chang
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.3
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pp.24-29
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2017
In this study, a seat cross member was fabricated by optimizing the resin transfer molding processing of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) materials. This seat cross member is used in automotive underbody parts and provides side impact support. The seat cross was manufactured via vacuum resin transfer molding. The process included 1min of resin injection, 8 mins of heating, and 1 min of cooling, for a total molding time of 10mins. Tensile test results showed an average breaking load of 21.50kN, a tensile strength of 404 MPa, and an elastic modulus of 46.2 GPa. As a result, the CFRP seat cross provides the same strength as a similar steel part, but weighs 42% less.
This study aims to detecting and analyzing the defects of damaged carbon fiber reinforced composites after impacts, particularly focusing on barely visible impact damages. The impact test was progressed by a drop-weight machine and applied to introduce simulated damages on laminated composites used in aircrafts. Various nondestructive testing (NDT) techniques were applied to identify the defects on the specimens with different levels of impact energies. Based on the measurements data, the levels of the barely visible impacts, and the applicability and effectiveness of the detection methods were discussed. Generally, the results demonstrated that their inner damages contained bigger footprints than those on the surfaces. However, when the damage energy was low, it was found that the inner damage size could be smaller than those appeared on the surfaces.
Blades of horizontal axis are nowadays made of composite materials. Generally, composite materials satisfy design provides lower weight and good stiffness, while laminate composites have often damages as like the delamination and cracks at the interface of laminates. The box spar and tail parts of a blade are composed of the CFRP/GFRP hybrid laminate composites. However, delamination and the interfacial crack often occur in the interface of CFRP/GFRP hybrid laminate composites under the mixed mode fracture condition, especially mode I and mode II. Therefore, there is a need for the evaluation of the mixed mode fracture behavior during the delamination of CFRP/GFRP hybrid laminates. This study shows the experimental results for the delamination fracture toughness in CFRP/GFRP hybrid laminate composites. Fracture toughness experiments and estimation are performed by using DMMB(Dissimilar mixed mode bending) specimen. The materials used in the test are a commercial woven type CFRP(Carbon fiber reinforced plastic) prepreg(CF3327) and UD type GFRP(Glass fiber reinforced plastic) prepreg(HD224A). A CFRP/GFRP hybrid laminate composite is composed by the 10 plies CFRP and GFRP prepreg for DMMB. A thickness of CFRP and GFRP layer is 2.5mm and 3.0mm, respectively. Also the fulcrum location which is a loading parameter is changed from 80 to 100mm on the specimen of length 120mm because it defines the ratio of mode I to mode II. In this study, the effects of the fulcrum location are evaluated in the viewpoint of energy release rate in mode I and mode II contribution. The results show that the delamination crack initiates at higher displacement and lower load according to the increase of the fulcrum location ratio. And the variation of the energy release rate for mode I and II contributions for the mode mixity are shown.
In this work, the effects of atmospheric oxygen plasma treatment of carbon fibers on mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites was studied. The surface properties of the carbon fibers were determined by acid/base values, Fourier-transform infrared spectrometer (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. Also, the crack resistance properties of the composites were investigated in critical stress intensity factor ($K_{IC}$), and critical strain energy release rate mode II ($G_{IIC}$) measurements. As experimental results, FT-IR of the carbon fibers showed that the carboxyl/ester groups (C=O) at 1632 $cm^{-1}$ and hydroxyl group (O-H) at 3450 $cm^{-1}$ were observed for the plasma treated carbon fibers, and the treated carbon fibers had the higher O-H peak intensity than that of the untreated ones. The XPS results also indicated that the $O_{1S}/C_{1S}$ ratio of the carbon fiber surfaces treated by the oxygen plasma led to development of oxygen-containing functional groups. The mechanical interfacial properties of the composites, including $K_{IC}$ (critical stress intensity factor) and $G_{IIC}$ (critical strain energy release rate mode II), were also improved for the oxygen plasma-treated carbon fibersreinforced composites. These results could be explained that the oxygen plasma treatment played an important role to increase interfacial adhesions between carbon fibers and epoxy matrix resins in our composite system.
Joung-Man Park;Dae-Sik Kim;Jin-Woo Kong;Minyoung Kim;Wonho Kim
Composites Research
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v.16
no.2
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pp.62-67
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2003
Interfacial properties and damage sensing for the carbon fiber/epoxy-amine terminated (AT)-polyetherimide (PEI) composite were performed using microdroplet test and electrical resistance measurements. As AT-PEI content increased, the fracture toughness of epoxy-AT-PEI matrix increased, and interfacial shear strength (IFSS) increased due to the improved fracture toughness by energy absorption mechanisms of AT-PEI phase. The microdroplet in the carbon fiber/neat epoxy composite showed brittle microfailure mode. At 15 phr AT-PEI content ductile microfailure mode appeared because of improved fracture toughness. After curing, the change in electrical resistance $\Delta\textrm{R}$) with increasing AT-PEI content increased gradually because of thermal shrinkage. Under cyclic stress, in the neat epoxy case the reaching time until same stress was faster and their slope was higher than those of 15 phr AT-PEI. The result obtained from electrical resistance measurements under curing process and reversible stress/strain was correspondence well with matrix toughness properties.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.11a
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pp.194-197
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2003
The stress-strain curve of concrete confined with both lateral ties and carbon fiber sheet(CFS) is different to that of concrete confined with only lateral ties or CFS. The objective of this study is to investigate the stress-strain relation of reinforced concrete columns confined by composite material. The main variable of the specimens was the content rate of lateral ties to CFS. In the test a total 24 rectangular specimens, which are all 148$\times$148$\times$300mm size. The test results indicated that while the compressive strength of specimens confined with both lateral ties and CFS increased proportionally to the aided amount of two materials, the maximum strain of specimens depended on the larger strain of lateral ties or CFS.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.10a
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pp.96-99
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2002
In order to determine the in-plane shear properties of unidirectional carbon fiber reinforced aluminum laminate composites, a new Iosipescu shear test fixture was developed, by using a fixture undergoing tensile force for the specimen edge to be subjected to compressive loads assumption, under plane stress. Also, to compare the results, Iosipescu shear test method by the modified Wyoming fixture and the off-axis tensile test were performed to determine the shear properties. Off-axis tension test was performed by using new oblique-shaped tabs proposed by Sun and Chung. [5] The oblique tabs reduced remarkably end-constraint effects of off-axis specimens with a aspect ratio of about eight. It is observed through the experimental results show that there is no significant difference between off-axis test results and those of Iosipescu shear test.
The tensile strength of unidirectional carbon fiber reinforced plastics under a high strain rate was experimentally investigated. A high-strain-rate test was performed using the tension-type split Hopkinson bar technique. In order to obtain the tensile stress-strain relations, a special fixture was used for the impact tensile specimen. The experimental results demonstrated that the tensile modulus and strength in the longitudinal direction are independent of the strain rate. In contrast, the tensile properties in the transverse direction and the shear properties increase with the strain rate. Moreover, it was observed that the strain-rate dependence of the shear strength is much stronger than that of the transverse strength. The tensile strength of off-axis specimens was measured using an oblique tab, and the experimental results were compared with the tensile strength predicted based on the Tsai-Hill failure criterion. It was concluded that the tensile strength can be characterized quite well using the above failure criterion under dynamic loading conditions.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.04a
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pp.169-172
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2004
We fabricated MWNT-added glass fabric/epoxy composites. We observed the distribution of MWNTs in the composites using scanning electron microscopy and conformed that most of MWNTs exist in matrix rich region and interface between yams in warp and fill directions. We also investigated the change of permittivities with MWNT concentrations. Only $1wt\%$ MWNTs leads to high permittivity and electromagnetic waves are impossible to be transmitted to more than $3wt\%$ MWNT-added composites, which means the characteristics of these composites are comparable to those of metals or carbon fiber-reinforced composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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