• Steel and Composite Structures
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• 제12권3호
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• pp.207-230
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• 2012

Nowadays CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) became widely used materials for the strengthening and retrofitting of structures. Many experimental and analytical studies are encountered at literature about strengthening beams by using this kind of materials against static loads and cyclic loads such as earthquake or wind loading for investigating their behavior. But authors did not found any study about strengthening of RC beams by using CFRP against low velocity impact and investigating their behavior. For these reasons an experimental study is conducted on totally ten strengthened RC beams. Impact loading is applied on to specimens by using an impact loading system that is designed by authors. Investigated parameters were concrete compression strength and drop height. Two different sets of specimens with different concrete compression strength tested under the impact loading that are applied by dropping constant weight hammer from five different heights. The acceleration arises from the impact loading is measured against time. The change of velocity, displacement and energy are calculated for all specimens. The failure modes of the specimens with normal and high concrete compression strength are observed under the loading of constant weight impact hammer that are dropped from different heights. Impact behaviors of beams are positively affected from the strengthening with CFRP. Measured accelerations, the number of drops up to failure and dissipated energy are increased. Finite element analysis that are made by using ABAQUS software is used for the simulation of experiments, and model gave compatible results with experiments.

• Design & Manufacturing
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• 제11권3호
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• pp.25-28
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• 2017

The production of carbon fiber reinforced thermoplastics(CFRTP) parts using an injection/compression molding process that differs from the conventionally used fabrication methods was investigated Before the application of composite molding in the injection/compression molding process, a simple compression molding experiment was performed using a hydraulic press machine to determine the characteristics of resin impregnation and to obtain a basic physical property data for the CFRTP. Based on these results, injection/compression molded specimens were manufactured and an additional insert/over molding process was applied to improve the impregnation rate of the molded specimens. The results demonstrated that the tensile strength of the molded parts using the faster injection/compression process was similar to that of a hydraulic press molded product.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권3호
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• pp.385-400
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• 2018

In this paper dynamic behavior (modal analysis and dynamic transient response) of a novel sandwich T-joint is numerically and experimentally investigated. An epoxy adhesive is selected for bonding purpose and making the step wise graded behavior of adhesive region. The effect of the step graded behavior of the adhesive zone on dynamic behavior of a sandwich T-joint is numerically studied. Finite element analysis (FEA) of the T-joints with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) face-sheets is performed by ABAQUS 6.12-1 FEM code software. Modal analysis and dynamic half-sine transient response of the sandwich T-joint are presented in this paper. Two verification processes employed to verify the dynamic modeling of the manufactured sandwich panels and T-joint modeling. It has been shown that the step wise graded adhesive zone cases have changed the second natural frequency by about 5%. Also, it has been shown that the different arranges in the step wise graded adhesive zone significantly affect the maximum stresses due to transient dynamic loading by 1112% decrease in maximum peel stress and 691.9% decrease in maximum shear stress on the adhesive region.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권4호
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• pp.465-481
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• 2018

The use of external carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates is one of the most effective techniques existing for the confinement of circular concrete specimens. Currently, several researches have been made to develop models for predicting the ultimate conditions of this type of confinement. As most of the major existing models were developed based on limited experimental database. This paper presents the development of new confinement ultimate conditions, strength and strain models, for concrete cylinders confined with CFRP composites based on a statistical analysis of a large existing experimental database of 310 cylindrical concrete specimens wrapped with CFRP. The database is used to evaluate the performance of the proposed and major existing strength and strain models. Based on the two different statistical indices, the coefficient of determination ($R^2$) and the Root Mean Square Error (RMSE), the two proposed confinement ultimate conditions presents a good performance compared to the major existing models except the models of Lam and Teng (2003) and Youssef et al. (2007) which have relatively similar performance to the proposed models.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권2호
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• pp.189-200
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• 2021

The compressive strength of circular concrete filled steel tubular (C-CFST) stubs strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is studied theoretically. According to previous experimental results, the failure process and mechanism of circular CFRP-concrete filled steel tubular (C-CFRP-CFST) stubs is analyzed, and the loading process is divided into 3 stages, i.e., elastic stage, elasto-plastic stage and failure stage. Based on continuum mechanics, the theoretical model of C-CFRP-CFST stubs under axial compression is established based on the assumptions that steel tube and concrete are both in three-dimensional stress state and CFRP is in uniaxial tensile stress state. Equations for calculating the yield strength and the ultimate strength of C-CFRP-CFST stubs are deduced. Theoretical predictions from the presented equations are compared with existing experimental results. There are a total of 49 tested specimens, including 15 ones for comparison of yield strength and 44 ones for comparison of ultimate strength. It is found that the predicted results of most specimens are within an error limit of 10%. Finally, simplified equations for calculating both yield strength and ultimate strength of C-CFRP-CFST stubs are proposed.

• Steel and Composite Structures
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• 제41권5호
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• pp.637-648
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• 2021

Nowadays, one of the practical, fast and easy ways to strengthen steel elements is the use of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Most previous research in the CFRP strengthening of steel members has carried out on straight steel members. The main difference between horizontal curved beams and straight beams under vertical load is the presence of torsional moment in the horizontal curved beams. In the other words, the horizontal curved beams are analyzed and designed for simultaneous internal forces included bending moment, torsional moment, and shear force. The horizontal curved steel beams are usually used in buildings, bridges, trusses, and others. This study explored the effect of the CFRP strengthening on the behavior of the horizontal curved square hollow section (SHS) steel beams. Four specimens were analyzed, one non-strengthened curved steel beam as a control column and three horizontal curved steel beams strengthened using CFRP sheets (under concentrated load and uniform distributed load). To analyze the horizontal curved steel beams, three dimensional (3D) modeling and nonlinear static analysis methods using ANSYS software were applied. The results indicated that application of CFRP sheets in some specific locations of the horizontal curved steel beams could increase the ultimate capacity of these beams, significantly. Also, the results indicated when the horizontal curved steel beams were under distributed load, the increase rate in the ultimate capacity was more than in the case when these beams were under concentrated load.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권4호
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• pp.180-188
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• 2013

삼척도계지역의 탄광에서 석탄채굴시에 부산물로 발생되는 사암계 석탄폐석을 원료로 사용하여 E-glass fiber 조성의 유리를 제조하였다. 본 연구에서는 카본함량이 비교적 적은 실리카-알루미나질의 사암계 석탄폐석을 사용하였으며, 폐석의 투입량을 0~35 %까지 변화시켰다. 서로 다른 석탄폐석 투입량을 갖는 배치원료를 $1550^{\circ}C$에서 2시간 용융하여 E-glass조성을 갖는 투명하고 맑은 유리가 얻어졌고, 81~84 %의 높은 가시광투과율, $5.39{\sim}5.61{\times}10^{-6}/^{\circ}C$의 열팽창계수, 851~$860^{\circ}C$의 연화점을 나타내었다. 유리섬유 시편은 $1150^{\circ}C$에서 섬유인상장치를 통해 얻어졌고, 복합재료의 보강용 유리섬유로서 내화학성 시험과 기계적 특성평가를 위한 인장강도를 측정하였다. 그 결과 석탄폐석을 사용한 E-glass fiber의 특성이 석탄폐석을 사용하지 않은 보통 E-glass 섬유에 비해 충분히 양호한 특성을 나타내어 E-glass 섬유용 원료로서 석탄폐석의 활용가능성을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.270-274
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• 2023

필라멘트 와인딩 공정을 사용한 FRP 복합재의 적층 구조는 기존의 FRP 복합재의 적층 구조와는 다를 뿐만 아니라 일반적인 적층 구조를 토대로 기계적 물성에 대해서 분석하고자 한다면 그에 대한 영향을 파악하는 것이 어렵다. 따라서 전반적인 성능을 향상시키기 위해 기계적 물성을 개선하고 교차 적층 구조를 최적화하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구는 비정질 할로이사이트 나노튜브(Amorphous Halloysite Nanotubes, A-HNT)를 5개의 층 배열을 통해 교차 적층 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 구조의 저속 충격 특성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목표로 한다. 중량 낙하식 충격시험을 통하여 라미네이트의 저속 충격 특성을 확인하였으며, 충격을 가한 후에 현미경을 통하여 충격 파손 모드와 손상 정도를 비교 평가하였다. 나노 입자의 첨가 여부에 따른 각각의 교차 적층 구조 라미네이트를 10 J과 15 J의 충격에너지에서 비교하였다. 10 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 비슷한 경향을 보였다. 그에 비해 15 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 다른 흡수에너지를 가지며, 나노 입자가 첨가되지 않은 구조가 가장 높은 흡수에너지를 가진다. 또한 광학현미경을 통하여 각 구조에서 다양한 충격 파손 모드가 관찰되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.323-330
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• 2009

본 연구의 목적은 전기 저항 측정을 통한 탄소 섬유 강화 복합재의 파손 감지를 위한 효과적인 방법을 개발하는 것이다. 이를 위하여 복합재 적층판에 특정 파손을 인위적으로 모사하고 전기 저항의 변화와 모사된 파손과의 관계를 정립하려 하였다. 많은 량의 측정치를 효과적으로 처리하기 위하여 자동화된 측정 시스템을 개발하였다. 전기 저항 측정을 위하여 시편 표면에 전극을 제작하는 방법을 개발하였다. 쿠폰과 평판형태의 탄소 섬유 강화 복합재 적층 시편에 인위적인 파손을 부과하고 전기 저항을 측정하고 그 결과를 후처리하는 과정으로 파손을 검출하였다. 쿠폰 형태의 시편은 제작시에 다양한 크기의 테플론 필름을 삽입하여 층간 분리를 모사하였다. 전기 저항 측정 결과 층간 분리 크기가 증가함에 따라 전기 저항도 증가하는 경향을 보였으며, 이를 통해 층간 분리의 존재와 그 크기를 검출할 수 있음을 보였다. 평판 시편은 초기에는 인위적인 파손 없이 제작하여 전기저항을 측정하고, 이후 특정 위치에 원공을 뚫고 원공의 직경을 증가시켜 가며 전기저항의 변화를 관찰하였다. 실험에 사용한 평판은 각 변에 6개의 전극을 설치하여 총 24개의 전극을 갖도록 하였으며 수직, 수평, 대각선 방향의 전극간의 전기 저항을 측정하였다. 측정 결과는 탄소 섬유 강화 복합재 구조물의 파손 검출을 위하여 전기 저항 측정법의 가능성을 보였다.

• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.122-127
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• 2018

섬유강화고분자복합재료(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)의 경량화는 자동차 및 항공 분야에서 끊임없이 요구되고 있으며, 구조용 폼과 CFRP를 혼합하여 샌드위치 복합재료로 사용되고 있다. 본 연구에서는 열경화성 소재인 에폭시 폼과 폴리우레탄 폼 및 열가소성 소재인 PET 폼과 PVC 폼의 조성 차이에 따른 폼의 형상 및 열 노화를 통해 변화되는 기계적 특성 변화를 관찰하였다. 성형한 에폭시 폼, 폴리우레탄 폼 및 상용화된 PET 폼과 PVC폼을 180도에서 열 노화시켰으며, 30, 60, 120, 180분의 노화시간에 따라 구조용 폼의 변화를 광학 현미경 및 만능시험기로 폼 셀의 형상 및 압축강도를 평가하였다. 궁극적으로 에폭시 폼이 가장 높은 2.6 MPa의 압축강도를 가졌으며, 열 노화 조건에서도 물성저하나 형상의 변화가 거의 발생되지 않았다. 이는 에폭시 폼이 타 구조용 폼에 비해 열 노화 조건에서 후경화되어 강직한 조성을 이루며, 타 구조용 폼과는 다르게 내열 특성이 우수하기 때문에 고온용 구조용 폼으로 적용하기 적합한 소재임을 확인하였다.