The stress distribution around the cutout of composite cylindrical shells with a circular or elliptical reinforced cutout subjected to axial compression or tension is studied by asymptotic method. Analytical solutions used a Donnell type orthotropic shell theory are presented by the defined stress concentration factor and are compared to experimental results. The experiment used the universal testing machine (UTM), strain gage and fixtures designed/manufactured for axial tension test of a cylindrical shell is carried and the composite material used in the experiment is plain weave glass fiber reinforced plastic (GFRP).
Steel fiber reinforced concrete(SFRC) is a composite material possessing many physical and mechanical properties which are distinct from unreinforced concrete. The use of steel fiber reinforcement to improve the flexural and tensile strengths, extensibility and toughness of ordinary cement concrete is well known at present, but reinforcement of polymer concrete with steel fibers has been hardly reported untill now. The objective of this study was to improve the properties of the polymer concrete by addition of steel fibers. In this paper steel fiber reinforced polymer concrete is prepared with various steel fiber contents and aspect ratio($\ell$ /d), and their mechanical properties were investigated experimentally.
This work investigates the thermo-mechanical vibration frequencies of an embedded composite nano-beam restrained with elastic springs at both ends. Composite nanobeam consists of a matrix and short fibers as reinforcement elements placed inside the matrix. An approach based on Fourier sine series and Stokes' transform is adopted to present a general solution that can examine the elastic boundary conditions of the short-fiber-reinforced nanobeam considered with the Halpin-Tsai model. In addition to the elastic medium effect considered by the Winkler model, the size effect is also considered on the basis of nonlocal strain gradient theory. After creating an eigenvalue problem that includes all the mentioned parameters, this problem is solved to examine the effects of fiber and matrix properties, size parameters, Winkler stiffness and temperature change. The numerical results obtained at the end of the study show that increasing the rigidity of the Winkler foundation, the ratio of fiber length to diameter and the ratio of fiber Young's modulus to matrix Young's modulus increase the frequencies. However, thermal loads acting in the positive direction and an increase in the ratio of fiber mass density to matrix mass density lead to a decrease in frequencies. In this study, it is clear from the eigenvalue solution calculating the frequencies of thermally loaded embbeded short-fiber-reinforced nanobeams that changing the stiffness of the deformable springs provides frequency control while keeping the other properties of the nanobeam constant.
PURPOSE. The aim of this study was to compare the flexural strength of polymethyl methacrylate (PMMA) and bis-acryl composite resin reinforced with polyethylene and glass fibers. MATERIALS AND METHODS. Three groups of rectangular test specimens (n = 15) of each of the two resin/fiber reinforcement were prepared for flexural strength test and unreinforced group served as the control. Specimens were loaded in a universal testing machine until fracture. The mean flexural strengths (MPa) was compared by one way ANOVA test, followed by Scheffe analysis, using a significance level of 0.05. Flexural strength between fiber-reinforced resin groups were compared by independent samples t-test. RESULTS. For control groups, the flexural strength for PMMA (215.53 MPa) was significantly lower than for bis-acryl composite resin (240.09 MPa). Glass fiber reinforcement produced significantly higher flexural strength for both PMMA (267.01 MPa) and bis-acryl composite resin (305.65 MPa), but the polyethylene fibers showed no significant difference (PMMA resin-218.55 MPa and bis-acryl composite resin-241.66 MPa). Among the reinforced groups, silane impregnated glass fibers showed highest flexural strength for bis-acryl composite resin (305.65 MPa). CONCLUSION. Of two fiber reinforcement methods evaluated, glass fiber reinforcement for the PMMA resin and bis-acryl composite resin materials produced highest flexural strength. Clinical implications. On the basis of this in-vitro study, the use of glass and polyethylene fibers may be an effective way to reinforce provisional restorative resins. When esthetics and space are of concern, glass fiber seems to be the most appropriate method for reinforcing provisional restorative resins.
A composite mechanics for discontinuous fiber reinforced polymer matrix composites(PMC) is analysed in order to predict fiber axial stresses. In continuum approach. frictional slip which usually takes place between fibers and polymers is accounted to derive PMC equations. The interfacial friction stress is treated by the product of the coefficient of friction and the compressive stress norma1 to the fiber/matrix interface. The residual stress and the Poisson's contraction implemented by the rule of mixture(ROM) are considered for the compressive stress normal to the fiber/matrix interface. In addition. the effects of fiber aspect ratio and fiber volume fraction on fiber axial stresses are evaluated using the derived equations. Results are illustrated numerically using the present equations with reasonable materials data. It is found that the fiber axial stress in the center region shows no great discrepancy for different fiber aspect ratios and fiber volume fractions while some discrepancies are shown in the fiber end region.
In this work, an elastic-plastic stress analysis has been conducted for silicon carbide fiber reinforced magnesium metal matrix composite beam. The composite beam has a rectangular cross section. The beam is cantilevered and is loaded by a single force at its free end. In solution, the composite beam is assumed perfectly plastic to simplify the investigation. An analytical solution is presented for the elastic-plastic regions. In order to verify the analytic solution results were compared with the finite element method. An rectangular element with nine nodes has been choosen. Composite plate is meshed into 48 elements and 228 nodes with simply supported and in-plane loading condations. Predictions of the stress distributions of the beam using finite elements were overall in good agreement with analytic values. Stress distributions of the composite beam are calculated with respect to its fiber orientation. Orientation angles of the fiber are chosen as $0^{circ},\;30^{circ},\;45^{circ},\;60^{circ}\;and\;90^{circ}$. The plastic zone expands more at the upper side of the composite beam than at the lower side for $30^{circ},\;45^{circ}\;and\;60^{circ}$ orientation angles. Residual stress components of ${\sigma}_{x}\;and \;{\tau}_{xy}$ are also found in the section of the composite beam.
Achillopoulou, Dimitra V.;Kiziridou, Alexandra N.;Papachatzakis, Georgios A.;Karabinis, Athanasios I.
Steel and Composite Structures
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제22권6호
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pp.1337-1358
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2016
The current study focuses on the assessment and interface response of reinforced concrete elements with composite materials (carbon fiber reinforced polymers-CFRPs, glass fiber reinforced polymers-GFRPs, textile reinforced mortars-TRM's, near surface mounted bars-NSMs). A description of the transfer mechanisms from concrete elements to the strengthening materials is conducted through analytical models based on failure modes: plate end interfacial debonding and intermediate flexural crack induced interfacial debonding. A database of 55 in total reinforced concrete columns (scale 1:1) is assembled containing elements rehabilitated with various techniques (29 wrapped with CFRP's, 5 wrapped with GFRP's, 4 containing NSM and 4 strengthened with TRM). The failure modes are discussed together with the performance level of each technique as well as the efficiency level in terms of ductility and bearing/ bending capacity. The analytical models' results are in acceptable agreement with the experimental data and can predict the failure modes. Despite the heterogeneity of the elements contained in the aforementioned database the results are of high interest and point out the need to incorporate the analytical expressions in design codes in order to predict the failure mechanisms and the limit states of bearing capacities of each technique.
In recent years there has been a growing interest for the use of natural fibers in composite applications due to their low cost, environmental friendliness, and good mechanical properties. The purpose of this study is to determine the characteristic of bending strength on bamboo fiber reinforced polymer composites. The parameters of RTM process depend on the weight ratio of bamboo fiber and resin, the number of bamboo ply and amount of hardening agent. Mechanical properties was investigated for each process factor of polymer composites. Test result shows that bending strength was a maximum(approximately 85MPa) value when composite thickness was 6mm and weight ratio of resin was 13%.
본 연구에서는 복합소재인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Polyester)의 2차원 절삭공정에서 주파수 스팩트럼과 절삭 메커니즘과의 연관성에 관하여 논의한다. 해석방법으로는, 공정중 발생하는 절삭력 신호를 FFT에 의해 주파수 분석하고 주파수 스팩트럼과 다양한 칩형성 메커니즘과의 연관관계를 모델링한다. 특히, 섬유경사각(Fiber orientation angle), 절삭변수 그리고 공구형상이 절삭 메커니즘에 미치는 영향을 평가하였다.
The development of both economical and consistent structure is strongly required for the whole reorganization of the railway network in Korea. Retaining wall is one of the major structures in the vicinity of the railway, which needs improving its external appearance and stability. Therefore, this study presents a new type of retaining wall, so called short-fiber composite reinforced retaining wall, as an alternative of retaining walls, which can be used for constructing the slope and roadbed soil structures. The results from real-scale test and dynamic numerical analysis for developed new one, which helps both the improvement of the external appearance and also the optimum use of the limited space near the railway, show excellent performance. On the basis of these results, it is judged that short-fiber composite reinforced retaining wall has the advantages of choosing the front wall freely and having a chance to use any low quality soil as backfill.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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