• 제목/요약/키워드: FRP composite material

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FRP로 보강된 콘크리트 부재의 압축응력-변형률 예측을 위한 뉴로퍼지모델의 적용 (Prediction of Ultimate Strength and Strain of Concrete Columns Retrofitted by FRP Using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)

  • 박태원;나웅진;권성준
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제22권1호
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    • pp.19-27
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    • 2010
  • 건축물이나 교량과 같은 RC 구조물의 경우, 다양한 유해 환경하의 재료적인 열화나 구조적 문제로 콘크리트의 노후화 및 손상이 발생하게 된다. 콘크리트의 균열이나 철근의 부식, 구조 단면의 변형 등은 구조적 안전성 저하 및 구조물 거동 특성 변화의 주요 원인이 되기도 한다. 따라서 이와 같은 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위하여, 효과적이고 적용이 간편한 공법의 개발이 콘크리트 분야의 중요한 연구 과제 중의 하나로 인식되어 왔다. 다양한 보수 보강 기법들이 과거 수십 년 동안 개발되어 적용되고 있으며, 이중에서도 최근 FRP 복합 재료를 구조물의 외부에 접착시키는 방법을 통한 보강 방식이 많이 사용되고 있다. 이 연구는 인공 지능(AI)의 일종인 뉴로퍼지모델(ANFIS) 을 이용하여, FRP로 보강된 원주형 콘크리트 부재의 보강 효과를 분석하는데 그 목적이 있다. ANFIS 모델을 이 연구에 적용하기 위하여, 기존 연구 자료 및 실험에서 얻은 결과를 통해 학습 데이터와 시험 데이터 세트를 구축하였다. 이 연구에서 구축된 ANFIS 모델은 기존 피보강 콘크리트의 압축강도, 보강재의 두께, 보강재의 보강 겹수, 보강재의 탄성계수, 보강재의 파단강도 및 보강재와 피보강재의 체적비, 피보강재의 부재크기를 입력 자료의 파라미터로 사용하여, 압축강도, 변형률, 2차탄성계수 등을 예측하는 방식으로 활용될 수 있으며, ANFIS 모델을 통하여 예측된 결과를 기존 연구자들이 제안한 FRP 보강 콘크리트 부재의 구성 방정식과 비교할 때 더 높은 정확도로 예측이 가능함을 확인할 수 있다.

Reinforced high-strength concrete square columns confined by aramid FRP jackets -part II: modeling

  • Wu, Han-Liang;Wang, Yuan-Feng;Ma, Yi-Shuo
    • Steel and Composite Structures
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    • 제11권4호
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    • pp.325-340
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    • 2011
  • Based on the experimental data presented in part I of these companion papers, a semi-empirical model is proposed for axial stress-strain curves of reinforced high-strength concrete square columns confined by aramid fiber reinforced polymer (FRP) jackets. Additionally, a three-dimensional finite element model is developed to simulate the mechanical behaviors of the columns. In the finite element model, both material nonlinear and contact nonlinear are taken into account. Moreover, the influence of contact nonlinear (i.e., the end friction on the contact surface between test machines and specimens) is investigated deeply. Predictions from both the semi-empirical model and the finite element model agree with the experimental results, and it is also demonstrated that the friction coefficient of end friction notably affect the properties of columns when it ranges from 0.00 to 0.25.

Effect of distribution shape of the porosity on the interfacial stresses of the FGM beam strengthened with FRP plate

  • Rabia, Benferhat;Daouadji, Tahar Hassaine;Abderezak, Rabahi
    • Earthquakes and Structures
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    • 제16권5호
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    • pp.601-609
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    • 2019
  • The effect of the porosity and its distribution shape on the normal and shear interfacial stresses of the FGM beam strengthened with FRP plate subjected to a uniformly distributed load are investigated analytically in the present paper. Basically, the governing equations of FGM beams with porosity strengthened with composite plates are identical to the ones without porosity. Nonetheless, when the effect of the porosity and its distribution shape are taken into account, the rule of mixture was reformulated to assess the material characteristics with the porosity phases and its distribution shape. This work discusses the influence of the gradient index, the porosity and its distribution shape on the interfacial stresses.

복합소재 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 탐촉자 주파수와 수신기 음향 속력의 상관관계 (Correlation between Probe Frequency and Echo-Pulse Velocity for Ultrasonic Testing of a Fiber-Reinforced Plastic Hull Plate)

  • 이상규;;이창우;오대균
    • 해양환경안전학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.219-226
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    • 2020
  • 선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00 MHz, 2.25 MHz, 5.00 MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

수중 구조물의 보수·보강을 위한 수중 접착제, 에폭시와 섬유복합재의 개발 (Development of Underwater Adhesive, Epoxy, and FRP Composite for Repair and Strengthening of Underwater Structure)

  • 김성배;이나현;남진원;변근주;김장호
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.149-158
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    • 2010
  • 현재 육상 노출 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법에는 많은 신기술이 개발되었고 연구도 많이 진행되고 있으나, 수중에 존치되어 있는 구조물, 즉 교각, 부두 잔교 및 강관파일과 같이 해수 및 수중에 잠겨 있으며, 지속적인 하중을 받는 콘크리트 및 강재의 보수보강 기술에 대한 연구는 많지 않다. 그러므로 이 연구에서는 해수나 수중에 있는 구조물의 보수 보강 공법에 사용할 수 있는 수중 에폭시를 개발하였고, 이 에폭시 재료와 보강섬유을 이용하여 수중용 FRP 복합재를 개발하였다. 개발된 재료의 성능을 검증하기 위하여 다양한 기초물성에 대한 시험을 수행하였다. 성능시험 결과, 개발된 에폭시는 수중에서도 풀림이 거의 없고 부유물질이 발생하지 않는다. 또한 수중이라는 제약 조건 속에서도 30,000 cps 이상의 높은 점성을 갖기 때문에 우수한 작업성을 보이며, 수중에서도 육상에서와 거의 유사한 2 MPa 이상의 부착성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 내화학성 시험 결과에서도 중량변화율은 약 0.5~1.0% 이내로 측정되어 우수한 내염 저항성을 확인하였다.

Performance of FRP confined and unconfined geopolymer concrete exposed to sulfate attacks

  • Alzeebaree, Radhwan;Gulsan, Mehmet Eren;Nis, Anil;Mohammedameen, Alaa;Cevik, Abdulkadir
    • Steel and Composite Structures
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    • 제29권2호
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    • pp.201-218
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    • 2018
  • In this study, the effects of magnesium sulfate on the mechanical performance and the durability of confined and unconfined geopolymer concrete (GPC) specimens were investigated. The carbon and basalt fiber reinforced polymer (FRP) fabrics with 1-layer and 3-layers were used to evaluate the performances of the specimens under static and cyclic loading in the ambient and magnesium sulfate environments. In addition, the use of FRP materials as a rehabilitation technique was also studied. For the geopolymerization process of GPC specimens, the alkaline activator has selected a mixture of sodium silicate solution ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide solution (NaOH) with a ratio ($Na_2SiO_3/NaOH$) of 2.5. In addition to GPC specimens, an ordinary concrete (NC) specimens were also produced as a reference specimens and some of the GPC and NC specimens were immersed in 5% magnesium sulfate solutions. The mechanical performance and the durability of the specimens were evaluated by visual appearance, weight change, static and cyclic loading, and failure modes of the specimens under magnesium sulfate and ambient environments. In addition, the microscopic changes of the specimens due to sulfate attack were also assessed by scanning electron microscopy (SEM) to understand the macroscale behavior of the specimens. Results indicated that geopolymer specimens produced with nano-silica and fly ash showed superior performance than the NC specimens in the sulfate environment. In addition, confined specimens with FRP fabrics significantly improved the compressive strength, ductility and durability resistance of the specimens and the improvement was found higher with the increased number of FRP layers. Specimens wrapped with carbon FRP fabrics showed better mechanical performance and durability properties than the specimens wrapped with basalt FRP fabrics. Both FRP materials can be used as a rehabilitation material in the sulfate environment.

안전화 경량화를 위한 플라스틱 Toe-Cap에 관한 연구 (A Study for Plastic Toe-Cap of Safety Shoes)

  • 조광수;김인관;강태호;김영수
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1450-1453
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    • 2003
  • Safety-shoes are developed for heavy industry. Nowadays with the development of industry, it is increase on all of industry field. Safety-shoes are to be classfied into using intention. And it's developed not only protect from danger but also more comfort wearing. When wear a safety shoes, in cold weather, serious disease could be occur such as frostbitten and so on. In the study replacees steel toe-cap by polymer. When it replace by polymer, Moreover add keeping warm, light weighting, chemicals-proof. Nowadays plastic material can exchanged from metal, because of rapid growth in engineering plastic and FRP. Prodcts of engineering plastic and FRP goods are equal. So we develop plastic Toe-Cap using plastic technology.

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배전급 고분자 현수애자의 제조기술 개발 (Manufacturing Technique of Suspension Insulator far Distribution Lines Using Composite materials)

  • 홍진영;김영성;지응서;김영찬;백주흠;김동욱
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.306-310
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    • 1996
  • In this paper a series of developing process for an insulator which can be employed in overhead distribution lines, using polymeric composite materials, is introduced. In order to design an insulator for heavily polluted area, weathershed of alternating type was adopted, which could have longer leakage distance. Modified EVA was used as surface material which has good electrical and mechanical characteristics as well as superior chemical stability. FRP core was covered with above surface material through heat shrinking process. By standardization of each process, higher productivity and lower production cost could be ensured. The developed insulator has been put under various tests including long-term field test and artificial aging test and satisfactory results were obtained.

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복합재료 회전체의 휨진동에 관한 연구 (A Study on Bending Vibration of Laminated Rotating Disc)

  • 박승진;이승현
    • 도시과학
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    • 제10권1호
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    • pp.11-20
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    • 2021
  • In this study, the vibration characteristics were theoretically analyzed by modeling a free isotropic rotating disk with an outer periphery with a fixed inner periphery, paying attention to disks used as storage devices for information devices, especially magnetic disks, magneto-optical disks, and compact disks in which the head and disk are non-contact. Iluminate with Composite materials represented by fiber-reinforced plastics (FRP) have high specific strength (strength/density) and specific stiffness (narrowness/density). It is used in the elements, and its use is rapidly expanding. Under this circumstance, the disk currently manufactured using an isotropic material made of various plastic materials such as aluminum or polycarbonate as a base material is an extremely anisotropic material made of a composite material, and the circumferential stiffness of the disk is made of reinforcing fibers in the circumferential direction. It is modeled as an anisotropic rotating disk with increased, and its influence on the vibration characteristics is revealed.

섬유-강판 복합플레이트로 보강된 콘크리트 압축부재의 압축성능 (Axial Load Behavior of Concrete Cylinders Confined with Fiber-Sheet and Steel-Plate Composites Plate (FSP))

  • 조백순;최은수;정영수;김연욱
    • 대한토목학회논문집
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    • 제31권4A호
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    • pp.331-340
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    • 2011
  • 콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 섬유-강판 복합플레이트 fiber-sheet and steel-plate composite plate(FSP))의 적용을 실험적으로 연구하였다. FSP 보강재료, 앵커볼트 설치방법, 콘크리트 압축강도 등이 고려된 FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험을 실시하였다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험결과, FSP는 콘크리트 공시체의 압축강도와 변형저항성능을 크게 향상시켰다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축성능은 FSP 보강재 종류, 앵커볼트 사용방법, 콘크리트 압축강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 앵커볼트를 사용한 FSP 보강 콘크리트 공시체 실험에서 측정된 FSP의 파단변형률은 FRP 보강 콘크리트 압축부재 실험에서 측정된 FRP 파단변형률보다 크게 측정되었다. FSP 파단변형률의 크기는 FSP의 보강효과에 영향을 미친다. FSP 보강 콘크리트 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적 변형률에 의한 FSP 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 FSP 보강효과를 평가하였다. 연구결과, FSP 보강공법은 콘크리트 압축부재의 보강방법으로 실용적 기법이라 판단된다.