Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.3
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pp.69-77
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2023
Recently, carbon composites have been applied to various fields. However, carbon composites have not been applied to the fishing vessel field due to its structure standards centered on glass composites. In this study, a structural strength evaluation study was conducted for the application of carbon composites in the fishing vessel field. Hull minimum thickness verification test and hull joint verification test were conducted. Compared to glass composites, the verification was based on equivalent or better performance. The results show that carbon composites can reduce the weight by 20% compared to glass composites. For hull joints, it was necessary to increase the thickness of the joint seam by the thickness of the hull to apply carbon composite. Through this study, a standard for the application of carbon composites to fishing vessel can be established.
Dong-Wook Hwang;Sanjay Kumar;Dong-Hun Ha;Su-Min Jo;Yun-Hae Kim
Composites Research
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v.36
no.4
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pp.259-263
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2023
This study investigated the open hole tensile (OHT) properties of carbon fiber/epoxy composites and compared them to bolt joint tensile (BJT) properties. The net nominal modulus and strength (1376 MPa) were found to be higher than the gross nominal strength (1041 MPa), likely due to increasing hole size. The OHT and BJT specimens exhibited similar stiffness, as expected without bolt rotation causing secondary bending. OHT specimens experienced a sharp drop in stress indicating unstable crack propagation, delamination, and catastrophic failure. BJT specimens failed through shear out on the bolt side and bearing failure on the nut side, involving fiber kinking, matrix splitting, and delamination, resulting in lower strength compared to OHT specimens. The strength retention of carbon fiber/epoxy composites with open holes was 66%. Delamination initiation at the hole's edge caused a reduction in the stress concentration factor. Filling the hole with a bolt suppressed this relieving mechanism, leading to lower strength in BJT specimens compared to OHT specimens. Bolt joint efficiency was calculated as 15%. The reduction in strength in bolted joints was attributed to fiber-matrix splitting and delamination, aligning with Hart Smith's bolted joint efficiency diagram. These findings contribute to materials selection and structural reliability estimation for carbon fiber/epoxy composites. They highlight the behavior of open hole and bolt joint configurations under tensile loading, providing valuable insights for engineering applications.
This paper is concerned with a study on fracture strength of composites in an adhesive single lap joint. The tests were carried out on joint specimens made with hybrid stacked composites consisting of the polyester and bamboo natural fiber layer. The main objective of this work was to evaluate the fracture properties adjacent to adhesive bonded joint of natural fiber reinforced composite specimens. From the results, natural fiber reinforced composites have lower tensile strength than the original polyester. But tensile-shear strength of natural fiber reinforced composites with bamboo layer far from adhesive bond is as high as that of the original polyester adhesive bonded joints. Spew filet at the end of the overlap reduced the stress concentration at the bonded area. Spew fillet and position of bamboo natural fiber layer have a peat effect on the tensile-shear strength of natural fiber reinforced composites including adhesive bonded joints.
This paper presents the strengthening of tubular joint by wrapping Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and glass fiber reinforced polymer (GFRP). In this study, total number of layers, stacking sequence and length of wrapping are the different parameters involved when fiber reinforced polymers (FRP) composites are used for strengthening. For this, parameters where varied and results were compared with the reference joint. The best stacking sequence was identified which has the highest value in ultimate load with lesser deflections. For determining the best stacking sequence, numerical investigation was performed on CFRP composites; length of wrapping and number of layers were fixed. Later, the studies were focused on CFRP and GFRP strengthened joint by varying the total number of layers and length of wrapping. An attempt was done to propose a parametric equation from multiple regression analysis, which can be used for CFRP strengthened joints. Hashin failure criteria was used to check the failure of composites. Results revealed that FRP was having a greater influence in the load bearing capacity of joints, and in reducing the deflections and stresses of joint under axial compressive loads. It was also seen that, CFRP was far better than GFRP in reducing the stresses and deflection.
Kim Hyun-Soo;Park In-Duck;Shinoda Takeshi;Kim Tae-Gyu
Journal of Powder Materials
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v.13
no.1
s.54
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pp.62-67
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2006
Friction welding of $Al_2O_3$ particulate reinforced aluminum composites was performed and the following conclusions were drawn from the study of interfacial bonding characteristics and the relationship between experimental parameters of friction welding and interfacial bond strength. Highest bonded joint efficiency (HBJE) approaching $100\%$ was obtained from the post-brake timing, indicating that the bonding strength of the joint is close to that of the base material. For the pre-brake timing, HBJE was $65\%$. Most region of the bonded interface obtained from post-brake timing exhibited similar microstructure with the matrix or with very thin, fine-grained $Al_2O_3$ layer. This was attributed to the fact that the fine-grained $Al_2O_3$ layer forming at the bonding interface was drawn out circumferentially in this process. Joint efficiency of post-brake timing was always higher than that of pre-brake timing regardless of rotation speed employed. In order to guarantee the performance of friction welded joint similar to the efficiency of matrix, it is necessary to push out the fine-grained $Al_2O_3$ layer forming at the bonding interface circumferentially. As a result, microstructure of the bonded joint similar to that of the matrix with very thin, fine-grained $Al_2O_3$ layer can be obtained.
This paper is concerned with a fracture strength study of composite adhesive lap joints. The tests were carried out on specimen joints manufactured hybrid stacked composites such as the polyester and bamboo natural fiber layer. The main objective of the work was to test the fracture strength using hybrid stacked composites with a polyester and bamboo natural fiber layer. Tensile and peel strength of hybrid stacked composites are tested before appling adhesive bonding. From results, Natural fiber reinforced composites have lower tensile strength than the original polyester. and The load directional orientation and small amount and low thickness of bamboo natural fiber layer have a good effect on the tensile and peel strength of natural fiber reinforced composites. The failure strength of these materials applied adhesive bonding is also affected by fiber orientation and thickness of bamboo natural fiber layer. There for, Fiber orientation of bamboo natural fiber layer have a great effect on the tensile-shear strength of natural fiber reinforced composites including adhesive bonded joints.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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1999.11a
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pp.234-238
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1999
This study suggests the design of the functionally gradient composite, [0/90/0/core]$_s$ cross-ply laminate, to prevent stress concentration induced from the difference of rigidity between the bone and the artificial hip joint and to reinforce the wear property of the surface and the expectation of their mechanical properties. First, the four-point bending test is done about wet bones and dry bones to know the mechanical properties of the cortical bones. In result, the wet bone shows the viscoelastic behavior and the dry bone shows the elastic behavior. Moreover, we expect the properties of the proposed gradient composites as a function of carbon fiber volume fraction in each layer to apply Halpin-Tsai equation, CLPT(classical laminate plate theory), and Bernoulli beam theory etc. and decide the thickness ratio of each lamina in order to match Young's modulus of the anisotropic cortical bone with the proposed gradient composites.
The composite joint has become an important research area because the structural efficiency of a structure with a joint is determined by its joints rather than by its basic structure since the joints are often the weakest areas in composite structures. In this paper, the strengths of adhesive joints consisting of metal and composites were predicted and tested by the maximum strain theory and damage zone theory. Nonlinear finite element analyses of adhesive Joints considering the material nonlinearity of the adhesive layer were performed. From the tests and analyses, the strengths of the adhesive joints could be predicted to within 22.2% using the damage zone ratio.
In this study, analytic stress-displacement solutions are obtained by using a shear lag modeling constructed for the spliced joint area with a splicing gap filled with adhesive material of elastic modulus $E_{a}$ in the fiber metal laminate (FML) which is known to have excellent fatigue, corrosion and fire-flame resistant characteristics while with relatively low densities compared to the conventional aluminum alloys for lightweight structures.
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