In order to acquire more comprehensive understanding of textile composites, the processing-microstructure-performance relationships for a variety of material systems, reinforcing schemes and processing technologies should be established. In this paper, emphasis is placed on the integrated analysis of three-dimensional (3-D) 2-step braided composites. The analysis includes the geometric model of unit cells, identification of key process parameters and processing windows due to limiting geometries of yarn jamming, and prediction of elastic constants of the composite. The coordinate transformation and averaging of stiffness and compliance constants are utilized in the prediction of elastic constants. Since there are several types of unit cells in the thickness and width directions of the composites, characterization of mechanical properties is based upon the macro-cell, which occupies the entire cross-section and the unit pitch length of the sample. The performance map demonstrates that a wide range of elastic properties can be achieved by varying the geometric and process parameters.
Current investigation deals with the thermal stability characteristics of carbon nanotube reinforced composite beams (CNTRC) on elastic foundation and subjected to external uniform temperature rise loading. The single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are supposed to have a distribution as being uniform or functionally graded form. The material properties of the matrix as well as reinforcements are presumed to be temperature dependent and evaluated through the extended rule of mixture which incorporates efficiency parameters to capture the size dependency of the nanocomposite properties. The governing differential equations are achieved based on the minimum total potential energy principle and Euler-Bernoulli beam model. The obtained results are checked with the available data in the literature. Numerical results are supplied to examine the effects of numerous parameters including length to thickness ratio, elastic foundations, temperature change, and nanotube volume fraction on the thermal stability behaviors of FG-CNT beams.
The effect of nanoparticle volume fraction on the elastic properties of a polymer-based nanocomposite was experimentally investigated and the obtained results were compared with various existing theoretical models. The nanocomposite was consisted of high density polyethylene (HDPE) as polymeric matrix and 0, 0.5, 1 and 1.5 wt.% multi walled carbon nanotubes (MWCNTs) prepared using twin screw extruder and injection molding technique. Nanocomposite samples were molded in injection apparatus according to ASTM-D638 standard. Therefore, in addition to morphological investigations of the samples, tensile tests at ambient temperature were performed on each sample and stress-strain plots, elastic moduli, Poisson's ratios, and strain energies of volume units were extracted from primary strain test results. Tensile test results demonstrated that 1 wt.% nanoparticles presented the best reinforcement behavior in HDPE-MWCNT nanocomposites. Due to the agglomeration of nanoparticles at above 1 wt.%, Young's modulus, yielding stress, fracture stress, and fracture energy were decreased and Poisson's ratio and failure strain were increased.
The uncertain geotechnical properties of frozen soil are important evidence for the design, operation and maintenance of the frozen ground. The complex geological, environmental and physical effects can lead to the spatial variations of the frozen soil, and the uncertain mechanical properties are the key factors for the uncertain analysis of frozen soil engineering. In this study, the elastic modulus, strength and Poisson ratio of warm frozen soil were measured, and the statistical characteristics under different temperature conditions are obtained. The autocorrelation distance (ACD) and autocorrelation function (ACF) of uncertain mechanical properties are estimated by random field (RF) method. The results show that the mean elastic modulus and mean strength decrease with the increase of temperature while the mean Poisson ratio increases with the increase of temperature. The average values of the ACD for the elastic modulus, strength and Poisson ratio are 0.64m, 0.53m and 0.48m, respectively. The standard deviation of the ACD for the elastic modulus, strength and Poisson ratio are 0.03m, 0.07m and 0.03m, respectively. The ACFs of elastic modulus, strength and Poisson ratio decrease with the increase of ratio of local average distance and scale of fluctuation. The ACF of uncertain mechanical properties is different when the temperature is different. This study can improve our understanding of the spatial autocorrelation variations of uncertain geotechnical properties and provide a basis and reference for the uncertain settlement analysis of frozen soil foundation.
전자장치들의 소형화 및 박형화가 됨에 따라 전자장치의 수명과 직결되는 열적문제가 중요해지고 있다. 열적문제를 해결하기위해 열확산과 단열을 통한 열적 안정성 연구가 필요하다. 허니컴 샌드위치 평판은 이방성의 열전도계수를 갖는다. 허니컴 샌드위치 평판이 적용된 시스템에 대해 온도분포와 열변형을 해석하기 위하여 열 및 탄성 물성치가 필요하다. 본 연구에서는 허니컴 코어의 크기, 두께 그리고 구성된 재료에 따라 허니컴 샌드위치 평판의 물성치가 변하기 때문에 허니컴 샌드위치 평판의 열전도계수, 열팽창계수, 탄성계수, 전단탄성계수, 푸아송비와 같은 열 및 탄성 물성치를 예측하였다.
The strong continuous fiber reinforced metal matrix composites (MMCs) are recently used in aerospace and transportation applications as an advanced material due to its high strength and light weight. Unidirectional fiber-metal matrix composites have superior mechanical properties along the longitudinal direction. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In order to be able to utilize these MMCs effectively and with safety, it must be determined their elastic plastic behaviors at the interface. In this study, the interfacial stress states of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber volume fractions $(5-60\%)$ were studied numerically. The interlace was treated as three thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The fiber is modeled as transversely isotropic linear-elastic, and the matrix as isotropic elastic-plastic material. Using proposed model, the effects of the interface region and fiber arrangement in MMCs on the distributions of stress and strain are evaluated. The stress distributions of a thin multi layer interface have much less changes compared with conventional perfect interface. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.
Statement of problem : The various kinds of properties of post and core may affect the stress distribution to the root of endodontically treated teeth Purpose: To evaluate the influence of various kinds of properties of post and core to the stress distribution to the root of endodontically treated teeth. Material and methods: Mandibular first premolar, prepared by general shape of post and core with gold crown, was used to two dimensional axisymmetric modeling for finite element analysis. Then property values of 8 different kinds of post and core was substituted for each. Finally, stress distribution shown areas around the root of post and core was analysed after applying 50N of vortical and oblique load. Results: 1. Stress value of oblique load was much higher than the maximum stress value of vertical load. 2. Under oblique load, very concentrated stress was located on post periapical area and variations in stress were very severe. Contrary to this, stress distribution was relatively uniform in vertical load. 3. Post materials with higher elastic modulus showed relatively more apically focused stress, and post materials with lower elastic modulus showed stress focused on cervical area on the axial wall of post. 4. Stress change according to the properties of core was shown only in the cervical area of post and below core as the higher elastic modulus, then increased in stress. 5. Post and core with medium value of elastic modulus showed relatively uniform stress distribution. Conclusions: Post materials with higher elastic modulus showed relatively more apically focused stress, and post materials with lower elastic modulus showed stress focused on cervical area on the axial wall of post. Stress change according to the properties of core was shown only in the cervical area of post and below core.
Analysis for structures composed of materials containing regularly spaced in-homogeneities is usually executed by using averaged material properties. In order to evaluate the effective properties, a unit cell is defined and loaded somehow, and its response is investigated. The imposed loading, however, should accord to the status of unit cells immersed in the macroscopic structure to secure the accuracy of the properties. In this study, mathematical description for the periodicity of the displacement field is derived and its direct implementation into FE models of unit cell is attempted. Conventional finite element code needs no modification, and only the boundary of unit cell should be constrained in a way that the periodicity is preserved. The proposed method is applicable to skew arrayed in-homogeneity problems. Homogenized in-plane elastic properties are evaluated for a few representative cases and the accuracy is examined.
Mechanical properties of gold bonding wire for VLSI packaging have been studied. The diameters of gold wires are about 20-30 micrometer and fracture loads are 8-20 gram force. The elastic modulus, yield strength, fracture strength and elongation properties have been evaluated by micro-tensile test method. This work discusses for an appropriate selection of micro-force testing system and grip design in mim testing. The best method to determine gauge length of wire and to measure tensile properties has been proposed. The mechanical properties such as strength and elastic modulus of current gold bonding wire are higher than pure those of gold wire.
There are many applications of nanostructures, have been suggested by lots of researchers. It is highly required to measure the properties of nano-sized materials for design and fabrication of the nanostructures. In this paper, several techniques for measuring the mechanical properties of nano-structures are presented laying emphasis on the activity of Nano Property Measurement Team in KIMM. Some advanced applications of nano-indenter are described for measuring elastic, visco-elastic, frictional and adhesive properties as well as the standard methods of it. Micro-tensile test technique with accurate in-plane strain measurement method is also presented and its role in the property measurement of nanostructures is discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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