Ultrafine NiO/YSZ (Yttria-Stabilized Zirconic) composite powders were prepared by using a glycine nitrate process (GNP) for anode material of solid oxide fuel cells. The specific surface areas of synthesized NiO/YSZ composite powders were examined with controlling pH of a precursor solution and the content of glycine. The binding of glycine with metal ions occurring in the precursor solution was analyzed by using FTIR. The characteristics of synthesized composite powders were examined with X-ray diffractometer, a BET method with $N_2$ absorption, scanning and transmission electron microscopies. Strongly acid precursor solution increased the specific surface area of the synthesized composite powders. This is suggested to be caused by the increased binding of metal ions and glycine under a strong acid solution of pH=0.5 that lets glycine consist of mainly the amine group of NH$_3$$^{+}$ After sintering and reducing treatment of NiO/YSZ composite powders synthesized by GNP, the Ni/YSZ pellet showed ideal microstructure very fine Ni Particles of 3-5${\mu}{\textrm}{m}$ were distributed uniformly and fine pores around Ni metal particles were formed, thus, leading to an increase of the triple phase boundary among gas, Ni and YSZ.Z.
The aim of this research is to construct eigenfrequency optimization codes for plates with Arbitrary Rank Microstructures. From among noise factors, resonance sound is main reason for floor's solid noise. But, Resonance-elusion design codes are not fixed so far. Besides, The prediction of composite material's capability and an resonance elusion by controlling natural frequency of plate depend on designer's experiences. In this paper, First, using computer program with arbitrary rank microstructure, variation on composite material properties is studied, and then natural frequency control is performed by plate topology optimization method. The results of this study are as followed. 1) Programs that calculate material properties along it's microstructure composition and control natural frequency on composite material plate are coded by Homogenization and Topology Optimization method. and it is examined by example problem. 2) Equivalent material properties, calculated by program, are examined for natural frequency. In this paper, Suggested programs are coded using $Matlab^{TM}$, Feapmax and Feap Library with Homogenization and Topology Optimization method. and Adequacy of them is reviewed by performing the maximization or minimization of natural frequency for plates with isotropic or anisotropic materials. Since the programs has been designed for widely use. If the mechanism between composite material and other structural member is identified, extension application may be possible in field of structure maintenance, reinforcement etc. through application of composite material.
A progressive failure analysis procedure for composite laminates is completed in here. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material is implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composite laminates. Also, in order to describe material behavior beyond the initial yield, the anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS). The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model and the computer program PACS are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.
This paper examines the statistical process that should be performed with caution in the composite material qualification and equivalency process, and describes statistically significant considerations on outlier finding and handling process, data pooling through normalization process, review for data distributions and design allowables determination process for structural analysis. Based on these considerations, the need for guidance on statistical process for aircraft manufacturers who use the composite material properties database are proposed.
Sulfated $TiO_2$ nanoparticles were successfully immobilized on zeolite through improving hydrolysis-deposition method. Microstructure, crystallization, surface state and surface area of composite catalysts were characterized by SEM, XRD, FTIR spectra, XPS and BET and the photocatalytic activity was evaluated by degradation of methyl orange under UV irradiation. We optimized these factors ($SO^{2-}_4$ ions, calcination temperature and loading amount of sulfated $TiO_2$) on photocatalytic activity and crystallization of composite photocatalysts. The results indicated that the $SO^{2-}_4$ ions are successfully immobilized on the surface of $TiO_2$, and sulfated $TiO_2$/zeolite show the highest photocatalytic activity for methyl orange at the $[SO^{2-}_4 ]/[Ti^{4+}]$ molar rate of 1:1, calcination temperature of $600^{\circ}C$ for 2 h, and sulfated $TiO_2$ loading amount of 40%, respectively.
The purpose of this study was to investigate the natural frequency of filament-wound composite towers for large scale wind-turbines using the finite element method (FEM). To define the material properties, we used both the effective property method and the stacking properties method. The effective properties method assumes that a composite consists of one ply. The stacking properties method assumes that a composite consists of several stacked plies. First, a modal analysis of the tower, filament-wound with angles of $[{\pm}30]$, was carried out using the two methods for composite material properties, the stacking method and effective method. Then, an FE analysis was performed for composite towers using filament winding angles of $[{\pm}30]$, $[{\pm}45]$, and $[{\pm}60]$. The FE analysis results using the stacking properties of the composite were in good agreement with the results from the effective properties method. The difference between the FEM and material properties methods was approximately 0~0.6%
The purpose of this study was to investigate the buckling load of filament-wound composite towers for large scale wind-turbines using the finite element method (FEM). To define the material properties, we used both the effective property method and stacking properties method. The effective properties method assumes that a composite consists of one ply. The stacking properties method assumes that a composite consists of several stacked plies. First, a linear buckling analysis of the tower, filament-wound with angles of $[{\pm}60]$, was carried out using the two methods for composite material properties: the stacking method and effective method. An FE analysis was also performed for the composite towers using the filament winding angles of $[{\pm}30]$, $[{\pm}45]$, and $[{\pm}60]$. The FE analysis results using the stacking properties of the composite were in good agreement with the results from the effective properties method. The difference between the FEM results and material properties method was approximately 0~2.3%. Above the angle of $[{\pm}60]$, there was little change in the buckling load.
The ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) is a real time, full-field, non-destructive optical measurement technique. In this study, ESPI is proposed for the purpose of vibration analysis for new material, composite material. Composite materials have various complicated characteristics according to the ply materials, ply orientations, ply stacking sequences and boundary conditions. Therefore, it is difficult to analysis composite materials. For efficient use of composite materials in engineering applications the dynamic behavior, that is, natural frequencies, nodal patterns should be informed. If use Time-Average ESPI, can analyze vibration characteristic of composite material by real time easily. This study manufactured laminated composite of symmetry, asymmetry two kinds that is consisted of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) and shape of test piece is rectangular form.
Shape memory alloy has been used to improve the tensile strength of composite by the occurrence of compressive residual stress in matrix using its shape memory effect. In order to fabricate shape memory alloy composite, TiNi alloy fiber and Al2024 sheets were used as reinforcing material and matrix, respectively. In this study, TiNi/Al2024 shape memory alloy composite was made by using hot press method. In order to investigate bonding condition between TiNi reinforcement and Al matrix, the micro-structure of interface was observed by using optical microscope and diffusion layer of interface was measured by using Electron Probe Micro Analyser. And the mechanical properties of composite with three parameters(volume fraction of fiber, cold rolling amount and test temperature) were obtained by tensile test. The most optimum bonding condition for fabrication the TiNi/Al2024 composite material was obtained as holding for 30min. under the pressure of 60MPa at 793K. The strength of composite material increased considerably with the volume fraction of fiber up to 7.0%. And the tensile strength of this composite increased with the reduction ratio and it also depends on the volume fraction of fiber.
We develop design model within which nucleation and propagation of crack in a fibrous composite is described. It is assumed that under loading, crack initiation and fracture of material happens in the composite. The problem of equilibrium of a composite with embryonic crack is reduced to the solution of the system of nonlinear singular integral equations with the Cauchy type kernel. Normal and tangential forces in the crack nucleation zone are determined from the solution of this system of equations. The crack appearance conditions in the composite are formed with regard to criterion of ultimate stretching of the material's bonds. We study the case when near the fiber, the binder has several arbitrary arranged rectilinear prefracture zones and a crack with interfacial bonds. The proposed computational model allows one to obtain the size and location of the zones of damages (prefracture zones) depending on geometric and mechanical characteristics of the fibrous composite and applied external load. Based on the suggested design model that takes into account the existence of damages (the zones of weakened interparticle bonds of the material) and cracks with end zones in the composite, we worked out a method for calculating the parameters of the composite, at which crack nucleation and crack growth occurs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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