In this paper, a model updating technique in dynamics is used to identify elastic properties for pultruded GFRP-Glass Fiber Reinforced Plastic framed structural systems used in civil construction. Traditional identification techniques for composite materials may be expensive, while this alternative approach allows to identify several properties simultaneously, with very good precision. Furthermore, the procedure of a non-destructive type has a relatively simple implementation. Properties describing the mechanical behavior for beam and shell finite element modeling are identified. The used formulation is based on the minimization of eigensolution residuals. Important points concerning model updating procedures have been observed, such as the particular vibrational behavior of the test structure, the modeling strategies and the optimal placement of the sensors in the experimental procedure. Results obtained by experimental tests show the efficiency of the proposed procedure.
The mechanism of biological materials structure is very complex and has optimal properties compared to engineering materials. Top Neck mollusks shells, as an example of biological materials, have hierarchical structure, which 95 percent of its structure is Aragonite and 5 percent organic materials. This article detected mechanical properties of the Top Neck mollusks shell as a Nano composite using Nano-indentation method in different situations. Research findings indicate that mechanical properties of the Top Neck mollusks shell including elastic modulus and hardness are higher than a fresh one preserved in -50 centigrade and also a Top Neck mollusks shell preserved in environmental conditions. Nano-indentation test results are so close in range, overall, that hardness degree is 3900 to 5200 MPa and elastic modulus is 70 to 85 GPa.
In this study, a new constitutive model has been developed to predict the elastic behavior of plain weave textile composites, using the finite element (FE) method. The geometric conditions and basic assumptions of this model are based on the basics of a continuum theory developed for the plane curved composites. In this model, the mechanical properties of the weave region and pure matrix region is calculated separately and then imported for the FE analysis. This new constitutive model is used to implement the mechanical properties of weave region in the representative volume element (RVE). The constitutive relations are implemented as user-material subroutine code (UMAT) in ABAQUS® FE software. The results of FE analysis have been compared with experimental results and other data available in the literature. These comparisons confirmed the capability of the presented model for the prediction of effective elastic properties of plain weave fabric composites.
As toughness-investigation to improve brittleness of existing epoxy resin, elastic-factor of elastic epoxy using TMA (Thermomechanical Analysis), DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analysis) and FESEM (Field Emission Scanning Electron Microsope) for structure-images analysis were investigated. A range of measurement temperature of the TMA, DMTA was changed from -20[$^{\circ}C$] to 200[$^{\circ}C$]. When modifier was ratio of 0[phr], 20[phr], 35[phr], glass transition temperature (Tg) of elastic epoxy was measured through thermal analysis devices. Also, it was investigated thermal expansion coefficient ($\alpha$), modulus and loss factor through DMTA. In addition, it was analyzed structure through FSSEM and made sure elastic-factor of elastic epoxy visually. As thermal analysis results, 20[phr] was superior than 30[phr] thermally and mechanically. Specially, thermal expansion coefficient, modulus, damping properties were excellent. By structure-images analysis through FESEM, we found elastic-factor of elastic epoxy that is not existing epoxy, and proved high impact.
In this paper, elastic properties such as Young's modulus and Poisson's ratio of various transition metal nanofilms are calculated for the {100} and {110} surfaces by using molecular dynamics simulation. A new method using $3^{rd}$ order elastic constants and least square method is presented for the calculation of elastic constants. We also introduce analytical method of calculating elastic constants for EAM potential and it's results as the reference value to be compared with the simulation results.
A theoretical study of the electronic structures of $TiC_{1-x}$ and $Ti_{1-x}W_xC$ (x = 0, 0.25) is presented. The density of states and crystal orbital overlap population calculations were used to interpret variations of elastic properties induced by carbon vacancies and alloying substitutions. Our results show why the introduction of vacancies into TiC reduces bulk moduli, while W substitution at a Ti site increases the elastic modulus. The effect of the point defects on the bonding in TiC is investigated by means of extended Huckel tight-binding band calculations.
In this paper, the non-linear time-dependent closed-form, discrete and combined solutions for the post-elastic response of a geometrically and physically non-linear suspended cable to a uniformly distributed load considering the creep effects, are presented. The time-dependent closed-form method for the particularly straightforward determination of a vertical uniformly distributed load applied over the entire span of a cable and the accompanying deflection at time t corresponding to the elastic limit and/or to the elastic region, post-elastic and failure range of a suspended cable is described. The actual stress-strain properties of steel cables as well as creep of cables and their rheological characteristics are considered. In this solution, applying the Irvine's theory, the direct use of experimental data, such as the actual stress-strain and strain-time properties of high-strength steel cables, is implemented. The results obtained by the closed-form solution, i.e., a load corresponding to the elastic limit, post-elastic and failure range at time t, enable the direct use in the discrete non-linear time-dependent post-elastic analysis of a suspended cable. This initial value of load is necessary for the non-linear time-dependent elastic and post-elastic discrete analysis, concerning incremental and iterative solution strategies with tangent modulus concept. At each time step, the suspended cable is analyzed under the applied load and imposed deformations originated due to creep. This combined time-dependent approach, based on the closed-form solution and on the FEM, allows a prediction of the required load that occurs in the post-elastic region. The application of the described methods and derived equations is illustrated by numerical examples.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제4C권2호
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pp.51-54
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2004
In this paper, the thermal and mechanical properties of elastic epoxy for the application of high voltage products were investigated. Glass transition temperature (Tg) of elastic epoxies cannot be found from room temperature to 20$0^{\circ}C$ by DSC (Differential Scanning Calorimetry). Weight reduction occurred at 285$^{\circ}C$ and 451$^{\circ}C$ according to a thermogravimeter. The first temperature was affected by addictives and the second by epoxies characteristic. Maximum tensile strain showed 28.3kgf/$\textrm{cm}^2$/$\textrm{cm}^2$ at 20% of mechanical stress in addictives 35 (phr). The SEM (Scanning electron microscope) micrograph of the fracture surface observed void and tearing of elastic epoxy at addictives 35 (phr). On the other side, the SEM micrograph of the rigid epoxy showed a broken trace.
A new non-destructive fatigue prediction model of the composite laminates is developed. The natural frequencies of fatigue-damaged laminates under extensional loading are related to the fatigue lift of the laminates by establishing the equivalent flexural stiffness reduction as a function of the elastic properties of sublaminates. The flexural stiffness is derived by relating the $90^{\circ}$-ply elastic modulus reduction, and using the laminate plate theory to the degraded elastic modulus and the intact elastic modulus of other laminate. The natural frequency reduction model, in which the dominant fatigue mode can be identified from the sensitivity scale factors of sublaminate elastic properties, provides natural frequency vs. fatigue cycle curves for the composite laminates. Vibration tests were also conducted on $[\textrm{90}_{2}\textrm{0}_{2}]_s$ carbon/epoxy laminates to verify the natural frequency reduction model. Correlations between the predictions of the model and experimental results are good.
To evaluate elastic and micro-failure properties of MEMS materials, the electro-statically operated test devices were designed and fabricated by micro machining technology. The test structures consist or comb drives for loading and suspending beams in testing. From the analysis of beam displacement based on elastic beam theory, elastic modulus and yield strength of Al film were measured. And, by introducing the micro notch and cyclic loading, the micro-failure was Induced and the micro-fracture toughness of Si film was evaluated. Moreover, the cycles to failure were estimated from the degradation of resonant frequency. Finally, the effects of notch on micro failure were discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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