• 수산해양기술연구
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• 제32권4호
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• pp.402-410
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• 1996

Recently carbon fiber reinforced plastic(CFRP) has been used structural materials in corrosive environment such as for water, chemical tank and chemical pipes. However, mechanical properties of such materials may change when CFRP are exposed to corrosive environment for long periods of time. Therefore, it is important to understand the effect of moisture absorption on mechanical properties of the CFRP. In this study, degradation behavior of immersed carbon fiber/epoxy resin composite material was investigated using acoustic emission(AE) technique. Fracture toughness test are performed on the compact tension(CT) test specimens that are pilled by two types of laminates $[0^{\circ}_2$/$90^{\circ}_2]_3s$ and $[0^{\circ}_2$/$90^{\circ}_2]_6s$During the fracture toughness test, AE test was carried out to monitor the damage of CFRP by moisture absorption. In spite of the change of moisture absorption rate, the fracture toughness of CFRP was not change. As immersion time increased, AE event count numbers decreased in low amplitude range of AE for amplitude distribution histogram. The event in low amplitude range was known to be generated by debonding of matrix-fiber interface. Therefore, decrease of AE event count numbers in low amplitude range represents that debonding of matrix-fiber interface which was probably generated by moisture absorption.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권3호
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• pp.583-601
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• 2015

In the present study, the combined effects of thermal and mechanical loadings on the interlaminar shear stresses of both moderately thin and thick composite laminated beams are numerically analyzed. The finite element modelling of laminated composite beams and analysis of interlaminar stresses are performed using the commercially available software package MSC NASTRAN/PATRAN. The validity of the finite element analysis (FEA) is demonstrated by comparing the experimental test results obtained due to mechanical loadings under the influence of thermal environment with those derived using the present FEA. Various parametric studies are also performed to investigate the effect of thermal loading on interlaminar stresses generated in symmetric, anti-symmetric, asymmetric, unidirectional, cross-ply, and balanced composite laminated beams of different stacking sequences with identical mechanical loadings and various boundary conditions. It is shown that the elevated thermal environment lead to higher interlaminar shear stresses varying with the stacking sequence, length to thickness ratio, ply orientations under identical mechanical loading and boundary conditions of the composite laminated beams. It is realized that the magnitude of the interlaminar stresses along xz plane is always much higher than those of along yz plane irrespective of the ply-orientation, length to thickness ratios and boundary conditions of the composite laminated beams. It is also observed that the effect of thermal environment on the interlaminar shear stresses in carbon-epoxy fiber reinforced composite laminated beams are increasing in the order of symmetric cross-ply laminate, unidirectional laminate, asymmetric cross-ply laminate and anti-symmetric laminate. The interlaminar shear stresses are higher in thinner composite laminated beams compared to that in thicker composite laminated beams under all environmental temperatures irrespective of the laminate stacking sequence, ply-orientation and boundary conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권1호
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• pp.105-126
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• 2016

In the present study, modelling and vibration control of axially moving laminated Carbon nanotubes/fiber/polymer composite (CNTFPC) plate under initial tension are investigated. Orthotropic visco-Pasternak foundation is developed to consider the influences of orthotropy angle, damping coefficient, normal and shear modulus. The governing equations of the laminated CNTFPC plates are derived based on new form of first-order shear deformation plate theory (FSDT) which is simpler than the conventional one due to reducing the number of unknowns and governing equations, and significantly, it does not require a shear correction factor. Halpin-Tsai model is utilized to evaluate the material properties of two-phase composite consist of uniformly distributed and randomly oriented CNTs through the epoxy resin matrix. Afterwards, the structural properties of CNT reinforced polymer matrix which is assumed as a new matrix and then reinforced with E-Glass fiber are calculated by fiber micromechanics approach. Employing Hamilton's principle, the equations of motion are obtained and solved by Hybrid analytical numerical method. Results indicate that the critical speed of moving laminated CNTFPC plate can be improved by adding appropriate values of CNTs. These findings can be used in design and manufacturing of marine vessels and aircrafts.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.7-17
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• 2004

본 연구에서 복합재의 압축 강도에 대한 두께 효과가 $[0_4]_{ns},{\;}[45/0/-45/90]_{ns},{\;}[45_n/0_n/-45_n/90_n]_s$ (n=2 to 8) 등의 적층 방법을 이용하여 체계적인 실험을 통해 조사되었다. 여기서 섬유 체적비, 기공률, 섬유 굴곡도, 층간 응력 등, 적층 두께 증가에 따른 압축 강도에 영향을 주는 파라미터들이 실험과 이론적으로 연구되었다. 또한 엇교차 대칭 복합재판의 파괴강도에 대한 적층 순서 효과도 조사되었다. 이를 위해 2종류의 다른 스케일링 효과를 갖는 (1) 폰라이-레벨 기법인 $[45_n/0_n/-45_n/90_n]_s$과 (2) 서브라미네이트-레벨 기법인 $[45_n/0_n/-45_n/90_n]_s$가 적용되었다. 일 방향 적층 시편 $[0_4]_{ns}$과 플라이-레벨인 $[45_n/0_n/-45_n/90_n]_s$에는 분명한 두께효과를 나타내었다. 그리고 섬유 굴곡도와 기공률의 두께효과에 기여하는 주요 파라미터 들임이 확인되었다. 그러나 서브라미네이트-레벨인 $[45/0/-45/90]_{ns}$의 압축강도는 시편 두께의 변화에도 불구하고 별 영향을 나타내지 않았으면, 서브라미네이트- 레벨 시편에서 구한 강토가 플라이-레벨 시편에서 구한 강도보다 약간 높았다. 이 같은 효과에 대한 이유는 섬유 굴곡도, 기공률, 자유단 효과 및 $0^{\circ}$층과 비 $0^{\circ}$층 사이의 응력 재 분포에 의한 영향인 것으로 보인다. 측정된 파괴강도는 예측 값과 비교되었다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.28-33
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• 2006

본 논문에서는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브를 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율과 그 특성이 전자파 흡수체 설계에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 실험은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 0.5 GHz$\sim$18 GHz의 주파수 영역에서 수행하였다. 실험결과는 복합재료의 복소 유전율이 첨가된 탄소나노소재의 함유율과 그 특성에 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 복소 유전율의 실수부와 허수부는 탄소나노소재의 함유량에 따라 증가하지만, 탄소나노소재의 형태에 따라서 그 증가율이 모두 다르게 나타났다. 이러한 상이한 증가율은 단층형 흡수체의 설계에 있어서 두께에 영향을 준다. 이러한 영향은 단층형 흡수체를 설계하기 위한 복소 유전율의 해와 실험으로부터 얻은 세가지 종류의 복합재료의 복소 유전율을 함께 배치한 Cole-Cole 선도를 이용하여 평가되었다. 설계결과를 바탕으로 각각의 탄소나노소재를 이용하여 -10 dB의 흡수대역이 모두 3 GHz이면서 두께가 서로 다른 흡수체를 개발하였다.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.88-93
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• 2018

본 연구에서는 입자크기가 서로 다른 할로이사이트 나노튜브(Halloysite nanotube, HNT)와 밀드 카본(Milled carbon, MC) 강화 복합재료를 사용하여 손상된 복합재료 적층판을 계단형 패치 보수법에 따라 수리하고, 손상된 면과 수리면 사이의 접합 계면에 입자가 미치는 기계적, 구조적 영향을 분석하였다. 이 때, 고온고습의 가혹한 수분 환경에 장시간 노출시켜 손상된 판을 형성하는 기존 재료와의 상대적인 재료 물성 회복률을 비교하였으며 기계적 물성 시험을 통해 성능평가를 실시하였다. 그 결과 $70^{\circ}C$ 고온 증류수에서 HNT는 입자 첨가량에 따라 흡습률이 MC에 비해 뚜렷한 차이를 보였으며 인장강도와 굽힘강도의 경우, 대체적으로 HNT로 강화된 복합재를 사용하여 보수한 시험편이 흡습 전과 후 모두 높은 수치를 나타냈다. 특히, 0.5, 1 wt. %의 HNT가 첨가되었을 때 흡습률이 가장 적었고 이는 기계적 강도 증가에 관여하는 하나의 요인으로 작용하였다. 반면 MC는 소량만으로도 높은 흡습 저항성을 나타냈으며 하중의 방향에 따라 강도의 차이가 발생했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.265-270
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• 2013

본 논문에서는 Tsai-Wu 파손이론을 적용하여 복합재료 자전거 프레임의 경량화를 위한 강도설계에 대하여 연구하였다. 설계에 있어서 자전거 프레임의 경량화는 중요한 문제이며, 동시에 요구 강도를 만족시켜야 한다. 하중조건으로 유럽표준위원회의 EN14764 규격에 의거하여 페달, 수직, 레벨 하중조건을 적용하였다. 복합재료는 이방성을 가지므로 적절한 적층수 및 적층 순서를 결정하는 것이 중요하다. 따라서 $[0]_{8n}$, $[90]_{8n}$, $[0/90]_{2ns}$, $[{\pm}45]_{2ns}$, $[0/{\pm}45/90]_{ns}$ 의 적층에 대하여 적층수를 변화시켜가며(n=1,2,3,4) 연구를 수행하였다. 연구 결과로부터 하중 조건에 따른 자전거 프레임의 취약부와 취약적층을 확인하였고, $[0/{\pm}45/90]_{3s}$ 이 가장 적절한 적층각 모델임을 제안하였다.