Flexible composite propellers have a relatively large deformation under heavy loading conditions. Thus, it is necessary to accurately predict the deformation of the blade through a fluid-structure interaction analysis. In this work, we present an LST-FEM method to predict the deformation of a flexible composite propeller. Here, we adopt an FEM solver called OOFEM to carry out a structural analysis with an orthotropic linear elastic composite material. In addition, we examine the influence of the lamination direction on the deformation of the flexible composite propeller.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.3
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pp.16-23
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2021
The fracture characteristic of the bonded interface under the application of a sliding load to a double cantilevered specimen manufactured using lightweight material was examined. Inhomogeneously bonded materials such as Al6061-T6, CFRP, and CFRP-Al were employed. In the experiment, the specimen was loaded on both directions by applying a shearing load to the bonding interface. The experimentally obtained stress, specific strength and energy release rate values were examined. CFRP exhibited excellent specific strength. The experimental results demonstrated that the inhomogeneous bonded material CFRP-Al exhibited an overall high performance in comparison with the single materials.
Baek, Sang Min;Lim, Sung June;Kim, Min Sung;Ko, Myung Gyun;Park, Chan Yik
Composites Research
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v.31
no.2
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pp.69-75
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2018
In this study, a grid panel structure in which the woven CFRP composites were stacked in the orthogonal array was proposed and the mechanical properties were analyzed and studied. The grid parts were fabricated by cutting prepregs and laminating them. The grid panel structure was fabricated by co-curing with lower laminate plate in auto-clave process. The behavior of the proposed grid panel structure was evaluated by tests under tensile, compressive, shear, and bending loads. The effect of increasing the stiffness of the orthogonal grid structure was verified through these tests. In addition, the finite element model was constructed and compared with the test results, confirming the validity and reliability of the test and analysis.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.31
no.1
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pp.62-67
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2011
Nanoparticles-coated and impact-damaged carbon-fiber reinforced plastics(CFRP) laminates were tested under compression-after-impact(CAI) mode and the propagation of damage due to compressive loading has been monitored by acoustic emission(AE). The impact damage was induced not by mechanical loading but by a simulated lightning strike. CFRP laminates were made of carbon prepregs prepared by coating of conductive nano-particles directly on the fibers and the coupons were subjected to simulated lightning strikes with a high voltage/current impulse of 10~40 kA within a few microseconds. The effects of nano-particles coating and the degree of damage induced by the simulated lightning strikes on the AE activities were examined, and the relationship between the compressive residual strength and AE behavior has been evaluated in terms of AE event counts and the onset of AE activity with the compressive loading. The degree of impact damage was also measured in terms of damage area by using ultrasonic C-scan images. From the results assessed during the CAI tests of damaged CFRP showed that AE monitoring appeared to be very useful to differentiate the degree of damage hence the mechanical integrity of composite structures damaged by lightning strikes.
Ju, Hyejin;Han, Minjung;Song, Kyunghyun;Jeon, Changbeom;Jeong, Hwakyung;Kim, Min Jeong;Chae, Han Gi
Composites Research
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v.35
no.2
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pp.115-119
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2022
The performance of carbon fiber is important for the production of these high-quality polymer composite materials such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic). For this purpose, it is essential to use an optimized spinning process for improving the mechanical, physical, and structural properties of the precursor fiber, which greatly affects the properties of the carbon fiber, and the use of a suitable precursor polymer. In this study, the content of MAA (Methacrylic Acid), MAA injection time, and concentration of AIBN (2,2'-Azobis(2-methylpropionitrile)) were set as parameters for the polymer synthesis process, and Poly(AN-co-MAA) (poly(acrylonitrile-co-methacrylic acid)) was polymerized by solution polymerization. Poly(AN-co-MAA) with a molecular weight of 305,138 g/mol and an MAA ratio of 4.2% was dissolved in DMF (N,N-dimethylformamide) at a concentration of 16.0 wt%, and then a precursor fiber was prepared through dry-jet-wet spinning. The precursor fiber had a tensile strength of ~1.06 GPa and a tensile modulus of ~22.01 GPa, and no voids and structural defects were observed on the fiber.
As environmental regulations are strengthened, automobile manufacturers continuously research lightweight structures based on carbon fiber reinforced plastic (CFRP). However, it is difficult to see the effect of strength reinforcement when using a single CFRP material. To improve this, a hybrid laminate in which CFRP is mixed with the existing body structural steel was proposed. In this paper, CFRP patch reinforcement is applied to each compression/tensile action surface of a 22MnB5 metal sheet, and it was evaluated through a 3-point bending experiment. Progressive failure was observed in similar deflection on bending deformation to each one-sided reinforced specimen. After progressive failure, the tensile reinforced specimen was confirmed to separate the damaged CFRP patch and 22MnB5 sheet from the center of the flexure. The compression reinforced specimen didn't separate that CFRP patch and 22MnB5, and the strength reinforcement behavior was confirmed. In the compression reinforced specimen, damaged CFRP patches were observed at the center of flexure during bending deformation. As a result of checking the specimen of the compression reinforcement specimen with an optical microscope, It is confirmed that the damaged CFRP patch and the reinforced CFRP patch overlapped, resulting in a concentrated load. Through the experimental results, the 22MnB5 strength reinforcement characteristics according to the reinforcement position of the CFRP patch were confirmed.
This paper investigates equivalent stress and deformation happening at inner fiber structure when the tensile force acts on the specimen with arch type composed of carbon fiber. The countless many each fiber is applied on the unidirectional axis at CFRP and has the high specific strength and stiffness by comparing with iron. In this study, the distribution of stress due to radius is investigated at the structure of arch type composed with the optimum stacking angle of $60^{\circ}$. And the durability is seen to be lower as the radius increases at the same stacking angle. By applying the result of this study to the design of structure with arch type, it can be devoted to the safe design for the prevention of damage and the durabilty improvement. And it is possible to be grafted onto the convergence technique at the designed factor and show the esthetic sense.
This study investigates the bending stress, shear stress and deformation energy happening at the inner fiber structure when the bending moment is applied to he specimen with flat shape composed of carbon fiber. As CFRP is composed of innumerable fibers with multi-axes, the stress under bending condition can be effectively distributed. Theses stresses is shown to increase again at the starting point as this angle of $60^{\circ}$. Therefore, the condition at the stacking angle of $60^{\circ}$ is seen to become most adequate under the state where the bending stress happens. On the basis of this study result, the damage property by the bending at the plate due to stacking angle was examined through the analytic approach. it is thought that this study can be devoted to the safe design for damage prevention and durabilty improvement. Also, the esthetic sense can be shown as the designed factor of shape with flat plate is grafted onto the convergence technique.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.21
no.4
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pp.389-396
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2016
The necessity for environment-friendly material development has emerged in the recent automotive field due to stricter regulations on fuel economy and environmental concerns. Accordingly, the automotive industry is paying attention to carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material with high strength and stiffness properties while the lightweight. In this study, we determine a shape of lower control arm (LCA) for maximizing the strength and stiffness by optimizing the thickness of each layer when the stacking angle is fixed due to the CFRP manufacturing problems. Composite materials are laminated in the order of $0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $-45^{\circ}$ with a symmetrical structure. For the approximate optimal design, we apply a sequential two-point diagonal quadratic approximate optimization (STDQAO) and use a process integrated design optimization (PIDO) code for this purpose. Based on the physical properties calculated within a predetermined range of laminate thickness, we perform the FEM analysis and verify whether it satisfies the load and stiffness conditions or not. These processes are repeated for successive improved objective function. Optimized CFRP LCA has the equivalent stiffness and strength with light weight structure when compared to conventional aluminum design.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.10
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pp.68-74
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2019
In the case of a partition panel for a vehicle, it is used as a vehicle chassis component that serves to distinguish the indoor and outdoor spaces of a vehicle and is mounted on a backrest portion of the vehicle's back seat to ensure the convenience of passengers by connecting the floor and the side of the vehicle. Because it is a relatively large-sized plate material among automobile chassis parts except the moving parts and non-ferrous materials can be applied, it is considered as a part having a large light-weight effect. However, the partition panel is one of the vehicle parts that must satisfy the light-weight effect as well as various structural reliability, such as torsional rigidity, vibration, and impact characteristics, for securing the running stability of the vehicle when driving at the same time. So, In this study, the possibility of replacing the aluminum partition panel as CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) partition panel is evaluated through comparing the two partition panels by using the structural reliability(stiffness/strength analysis), vibration analysis, impact analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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