Jaehyeong Lim;Siti Zubaidah Binti Mat Daud;Sang-Woo Kim
Journal of Aerospace System Engineering
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v.18
no.5
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pp.33-40
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2024
The objective of this study was to analyze influence of heat treatment of nano-silica particles on rheological characteristics of shear thickening fluid. Heat treatment was conducted for nano-silica particles with a diameter of 7 nm at temperatures of 120 ℃ and 180 ℃, followed by dispersion in polyethylene glycol as a solvent to fabricate shear thickening fluids with a concentration of 15 wt%. Subsequently, rheological characteristics were investigated using a rheometer. Findings revealed that shear thickening fluids produced with thermally treated nano-silica particles exhibited a notable increase in maximum viscosity, ranging from 8.96% to 213.17%, accompanied by a decrease in critical shear rate, ranging from 14.89% to 57.25%. Furthermore, it was confirmed that the shear thickening effect was enhanced up to 54.17%. These results are anticipated to facilitate the fabrication of high-performance shear thickening fluids with rheological properties that align with design requirements for application in aerospace structures.
Numerical simulation is the most widely used methods for evaluating blasting performance. This study, conducted the numerical analysis of shock chamber model to evaluate the pressure confine effect of the stemming material and plug device. The stemming effect was compared and evaluated with that of the STF-based stemming material currently under development and sand, which is a commonly used blast stemming material. Furthermore, to verify of enhancement the confine effect inside blast hole pressure, three types of stemming plugs were adopted for the numerical analysis. The numerical simulation results revealed that the STF-based stemming materials were superior to the general stemming material. Also, It is evaluated that the STF-based stemming and Plug system can not only prevent detonation gas from overflowing the borehole prematurely, but also prolong the action time and scope of detonation gas in the borehole effective.
Stab threats using sharp edged or pointed Instruments could be easily encountered by police officers or soldiers. In this study, the shear thickening fluids (STF) was impregnated into Kevlar fabrics to improve the stab protection and the resistance of STF impregnated Kevlar fabrics was experimentally investigated. The puncture and cut resistance were tested using a drop test machine withspike and knife indenters fabricated based on the National Institute of Justice (NIJ) standard. The STF was filled with spherical $SiO_2$ particles having an average diameter of 100nm, 300nm, and 500nm. The effect of particle size on puncture and cut resistance of STF impregnated Kevlar fabrics was also investigated. The measured impact load histories showed that STF impregnation into fabric leads to withstand higher peak loads than that of neat fabrics under spike test. The test results showed that Kevlar impregnated with STF exhibit remarkable improvements in puncture resistance while it is slightly influential on the cut resistance. Specifically, particle size is the one of the dominant factors controlling fabric resistance to puncture under spike impact test.
A basic assessment of techniques to mitigate the risk of blast shock waves from proximity explosions was conducted. Common existing techniques include using mitigant materials to form barriers around the explosive or in the direction of propagation of the shock wave. Various explosive energy dissipation mechanisms have been proposed, and research on blast shock wave mitigation utilizing impedance differences has drawn considerable interest. In this study, shear thickening fluid (STF) was applied as a blast mitigation material to evaluate the effectiveness of STF mitigation material on explosion shock wave mitigation through explosion experiments and numerical analysis. As a result, the effectiveness of the STF mitigant material in reducing the explosion shock pressure was verified.
This study conducted tunnel blasting to evaluate the blasting effect of a shear thickening fluid-based blasting stemming material and a sealed plug device under development. STF single stemming and STF stemming materials were combined with plugs to a tunnel blasting to which the SAV-Cut method was applied, and the advanced rate and fragmentation of tunnel blasting muck pile were compared when sand stemming was used. Tunnel advanced rate was evaluated using a 3D laser scanner. When the STF stemming material and STF stemming material with the plug were compared to the sand stemming material, it increased by 5.7 and 5.36%, respectively. As a result of evaluation of the fragmentation of tunnel blasting muck pile, it was the best when the STF stemming material was applied, and it decreased by about 61% compared to the case of sand stemming blasting. However, no significant improvement in blasting effect was observed with the application of plug devices.
Ballistic impact analyses have been performed with the Kevlar fabric impregnated with STF(shear thickening fluid). Multi-layer laminates modeled with 3D isoparametric shell elements were used for the performance analysis and their results are compared with experimental results. Both experiments and numerical analyses have been done to verify the usefulness of STF to enhance the impact resistance performance. The results showed that STF increases friction within a bundle of fiber, and this phenomena is more apparent in the velocity range of under near 450 m/s. In this research, it is emphasized that FEA analyses of STF impregnated Kevlar fabric laminate were successfully conducted using shell elements. Moreover, the effectiveness of the technique and accuracy were verified through the comparison with reliable experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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