• 제목/요약/키워드: volume fraction of fiber

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SiCf/SiC 복합체 튜브의 표면조도 및 섬유 부피 분율에 미치는 필라멘트 와인딩 방법의 영향 (Effect of Filament Winding Methods on Surface Roughness and Fiber Volume Fraction of SiCf/SiC Composite Tubes)

  • 김대종;이종민;박지연;김원주
    • 한국세라믹학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.359-363
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    • 2013
  • Silicon carbide and its composites are being considered as a nuclear fuel cladding material for LWR nuclear reactors because they have a low neutron absorption cross section, low hydrogen production under accident conditions, and high strength at high temperatures. The SiC composite cladding tube considered in this study consists of three layers, monolith CVD SiC - $SiC_f$/SiC composite -monolith CVD SiC. The volume fraction of SiC fiber and surface roughness of the composite layer affect mechanical and corrosion properties of the cladding tube. In this study, various types of SiC fiber preforms with tubular shapes were fabricated by a filament winding method using two types of Tyranno SA3 grade SiC fibers with 800 filaments/yarn and 1600 filaments/yarn. After chemical vapor infiltration of the SiC matrix, the surface roughness and fiber volume fraction were measured. As filament counts were changed from 800 to 1600, the surface roughness increased but the fiber volume fraction decreased. The $SiC_f$/SiC composite with a bamboo-like winding pattern has a smaller surface roughness and a higher fiber volume fraction than that with a zigzag winding pattern.

취성기지 복합재료에서 연성 단섬유의 함유량 및 형상에 관한 보강특성 (Reinforcing Characteristics on Volume and Shape of Ductile Short-Fiber in Brittle Matrix Composites)

  • 신익재;이동주
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제24권1호
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    • pp.250-258
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    • 2000
  • The reinforcing effects of ductile short-fiber reinforced brittle matrix composites are studied by, measuring flexural strength, fracture toughness and impact energy as functions of fiber volume fraction and length. The parameters of fracture mechanics, K and J are applied to assess fracture toughness and bridging stress. It is found that fracture toughness is greatly, influenced by the bridging stress ill which fiber pull-out is occur. For the reinforcing effects as functions of fiber volume fraction($V_f$ = 1, 2, 3 %) and length(L = 3, 6. 10cm), the flexural strength is maximum at $V_f$ = 1% and both fracture toughness.

연속섬유가 보강된 2상 복합재료의 종방향 전단계수 해석 (Effective Longitudinal Shear Modulus of Continuous Fiber-Reinforced 2-Phase Composites)

  • 이동주;정태현
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권9호
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    • pp.2770-2781
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    • 1996
  • Longitudinal shear modulus of continuous fiber reinforced 2-phase composites is predicted by theoretical and numerical analysis methods. In this paper, circular, hexagonal and rectangular shapes of reinforced fiber are considered using unit cell concept. And fiber array is regular rectangular and hexagonal fiber arrangement. Longitudinal shear modulus is a function of fiber distribution pattern and fiber volume change. It is found that the rectangular array has a higher longitudinal shear modulus than the hexagonal one. Also, the rectangular fiber shape in lower fiber volume fraction and the circular fiber shape in higher fiber volume fraction show the higher longitudinal shear modulus. And it has been found that the theoretical and numerical predictions of the longitudinal shear modulus give a good agreement with the experimental data at lower fiber volume fraction. Both the distance and stress transfer between the fibers are discussed as the major determing factors.

강섬유 계수 및 혼입률을 고려한 SFRC의 강도 및 변형 특성 (Characteristic Strength and Deformation of SFRC Considering Steel Fiber Factor and Volume fraction)

  • 이현호;이화진
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제16권6호
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    • pp.759-766
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    • 2004
  • 강섬유(steel fiber) 보강은 전단 강도와 같은 콘크리트 구조 부재의 많은 공학적 특성들을 현저히 향상시킨다. 본 연구는 구조 부재로의 실용적 사용을 위해 강섬유의 형상, 형상비, 혼입률, 강섬유 계수를 강도 특성 및 변형 특성의 수준으로 평가하였다. 기존 연구 및 본 연구의 재료 시험 결과들을 평가한 결과, 양단고리형 및 최대골재치수의 1.5배 이상되는 길이의 강섬유의 강도 보강효과가 우수한 것으로 판단된다. 또한 강도 및 변형 능력에 대한 상세 시험결과로부터, 형상비 75, 혼입률 $1.5\%$가 적절한 것으로 판단된다. 결론적으로 재료 성능 시험 결과들을 통계적로부터 추정한 결과, 강섬유 계수, 할렬인장강도, 휨강도가 SFRC의 주요한 특성인자로 판단된다.

정밀 고분자 광섬유 어레이 제작 연구 (Fabrication of Polymeric Optical Fiber Array)

  • 조상욱;정명영;김창석;안승호
    • 한국정밀공학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.82-88
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    • 2007
  • This work is to fabricate a precise optical fiber array using polymer composite for optical interconnection. Optical fiber array has to satisfy low optical loss requirement less than 0.4 dB according to temperature change. For this purpose, design criteria for an optical fiber array was derived. The coefficient of thermal expansion of silica particulate epoxy composites was affected by volume fraction of silica particles. And also, elastic modulus of silica particulate epoxy composites was affected by volume fraction of silica particles. To obtain the coefficients of thermal expansion below $10{\times}10E-6/^{\circ}C$ and elastic modulus more than 20 GPa , we chose the volume fraction more than 76%. Using silica particulate epoxy composites with the volume fraction 76%, 8-channel optical fiber array with dimensional tolerances below $1\;{\mu}m$ was manufactured by transfer molding technique using dies with the uniquely-designed core pin and precisely-machined zirconia ceramic V block. These optical fiber arrays showed optical loss variations within 0.4 dB under thermal cycling test and high temperature test.

폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료에 정착된 구조용 합성섬유의 부착거동에 미치는 섬유 혼입률의 효과 (Effect of Fiber Volume Fraction on Bond Properties of Structural Synthetic Fiber in Polypropylene Fiber Reinforced Cement Composites)

  • 이진형;박찬기
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.125-135
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    • 2011
  • 폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료와 구조용 합성섬유의 부착특성을 평가하였다. 폴리프로필렌섬유는 0.10%, 0.15% 및 0.20%의 체적비로 적용하여 dog-bone 시험을 실시하였다. 구조용 합성섬유와 폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료 사이의 부착강도는 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 증가하였으나 0.20% 이상이 되면 감소하였다. 또한 폴리프로필렌섬유의 첨가는 계면인성과 마찰저항을 증가시킨다. 인발시험 후 구조용 합성섬유 표면의 미소구조 분석은 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 긁힘 현상이 증가하였다.

섬유혼입률이 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화거동에 미치는 영향 (Effect of fiber volume fraction on the tensile softening behavior of Ultra High Strength Steel Fiber-Reinforced Concrete)

  • 강수태;박정준;이시영;박건;홍기남;김성욱
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.421-424
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    • 2008
  • 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 역학특성은 높은 인장강도와 균열 이후의 높은 연성발현을 들 수있다. 본 연구에서는 섬유혼입률의 변화에 따른 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화 특성을 시험적으로 규명하고, 시험결과를 토대로 FEM 해석을 통해 변형성능을 정확하게 추정할 수 있는 인장 연화모델을 구축하고자 하였다. 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동은 강섬유의 혼입률에 관계없이 일정한 값의 초기강성을 나타내었으며, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하고 연화거동은 취성적인 것으로 나타났다. 노치낸 보에 대한 3점 휨실험 결과를 토대로 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화곡선을 얻기 위해 Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하였으며, 섬유혼입률과 임계균열폭의 함수로서 인장연화모델을 제안하였다.

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원통형 셀 구조를 갖는 한방향 CFRP 적층 복합재료의 정적인장파괴거동 (Mechanical Properties and Fracture Behavior of Cylindrical Shell Type for Unidirectional CFRP Composite Material under Tension Load)

  • 오환섭
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.273-278
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    • 1998
  • In this paper, basic micro-mechanical properties of unidirectional CFRP composite shell such as bonding strength, fiber volume fraction and void fraction are measured and tensile strength test is performed with a fixture. And then fracture surfaces are observed by SEM. In case of basic micro-mechanical properties, bonding strength is reduce with decreasing of radius of each ply in a shell for the effect of residual stress, fiber volume fraction is smaller than plate, and void fraction is vise versa. For these reason, tensile strength of shell is smaller than plate fabricated with same prepreg. For failure mode shell has many splitted part along its length, and it is assumed that this phenomenon is caused by the difference of bonding strength for residual stress.

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자연마섬유보강 비소성 무기결합재 다공성 콘크리트의 공극률, 압축강도 및 동결융해저항성 평가 (Void Ratio, Compressive Strength and Freezing and Thawing Resistance of Natural Jute Fiber Reinforced Non-Sintering Inorganic Binder Porous Concrete)

  • 김황희;김춘수;전지홍;박찬기
    • 한국농공학회논문집
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    • 제57권2호
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    • pp.67-73
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    • 2015
  • This study evaluated the effects of fibers on the void ratio, compressive strength and repeated freezing and thawing resistance of porous vegetation concrete with binder type (non-sintering inorganic binder and blast furnace slag cement) and natural jute fiber volume fraction (0.0 %, 0.1 % and 0.2 %). The natural jute fiber volume fraction affected the void ratio, compressive strength and repeated freezing and thawing resistance. Added of natural jute fiber resulted in improved properties of the void ratio, compressive strength and freezing and thawing resistance. Also, the both compressive strength and freezing and thawing resistance increased with natural jute fiber volume fraction up to 0.1 % and then decreased with fiber volume fraction at 0.2 %.

감마선을 이용한 복합재료의 섬유체적분율 측정 (Fiber Volume Fraction Measurement of Fiber Reinforced Plastics by Using Gamma-Ray)

  • 장지훈;조경식;장홍근;박지홍;이종오
    • 비파괴검사학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.151-155
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    • 1997
  • 본 연구에서는 방사성동위원소 $^{241}Am$의 감마선 감쇠를 이용하여 유리섬유 및 탄소섬유 복합적층판의 섬유체적분율을 비파괴적으로 측정하였다. NaI(Tl) detector에 의해 섬유와 기지의 방사선 감쇠계수를 측정하고, 시험체의 두께를 $2{\sim}20mm$로 변화시키면서 섬유체적분율을 측정하였으며, 적층판과 에폭시판을 겹쳐서 섬유체적분율을 변화시키면서 섬유체적분율을 측정하였다. 연구 결과 단면을 현미경으로 관찰하여 구해진 값과 비교 할 때 오차 ${\pm}1{\sim}2.5%$ 범위 이내로 측정이 가능하였으며, 방사선원의 energy, activity의 선택에 따라서 대부분의 복합재료에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

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