Magnucki, Krzysztof;Jasion, Pawel;Szyc, Waclaw;Smyczynski, Mikolaj Jan
Steel and Composite Structures
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v.16
no.3
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pp.325-337
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2014
The strength and buckling problem of a five layer sandwich beam under axial compression or bending is presented. Two faces of the beam are thin aluminium sheets and the core is made of aluminium foam. Between the faces and the core there are two thin binding glue layers. In the paper a mathematical model of the field of displacements, which includes a share effect and a bending moment, is presented. The system of partial differential equations of equilibrium for the five layer sandwich beam is derived on the basis of the principle of stationary total potential energy. The equations are analytically solved and the critical load is obtained. For comparison reasons a finite element model of the beam is formulated. For the case of bended beam the static analysis has been performed to obtain the stress distribution across the height of the beam. For the axially compressed beam the buckling analysis was carried out to determine the buckling load and buckling shape. Moreover, experimental investigations are carried out for two beams. The comparison of the results obtained in the analytical and numerical (FEM) analysis is shown in graphs and figures. The main aim of the paper is to present an analytical model of the five layer beam and to compare the results of the theoretical, numerical and experimental analyses.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2011.04a
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pp.123-126
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2011
The Finite element modelling is carried to predict the equivalent shear modulus of the Egg-Box core. Homogeneous material H130-foam core is employed to verify the prediction method of equivalent shear modulus. It shows a good agreement between the results of FE calculation and the values available in the reference. As a result of the present work, the equivalent shear modulus of Egg-Box core at various temperatures can be obtained.
Aluminum plates of the same materials as the foam were attached by the casting process inserting the foam as a core to investigate the tensile property of open cell foams. Tensile properties of the open cell 6063 aluminum alloy foam of $10{\sim}30$ PPI were measured before and after heat treatment. Densities of test specimens were between 0.14 and $0.29g/cm^3$. Tensile strength of the 6063 aluminum foam after heat treatment showed little change. C values were in the range of $0.41{\sim}0.87$ for as cast foams and $0.11{\sim}0.27$ for T6 heat treated foams in the eq. of ${\sigma}^* _{pl}/{\sigma}_{ys}=C({\rho}/{\rho}_s)^{1.5}$, and increased with increase in the cell size.
Vacuum Insulation Panel(VIP) has the lowest thermal conductivity among present insulations. It is composed of envelope, core material and getter. Aluminum film is usually used as the envelope of VIP, and it is important component to decide the useful life of VIP. In this research, the thermophysical properties of incombustible fiber glass core VIP were investigated with the possibility of its architectural applications. The results of this research can be summarized as follows: 1) The thermal conductivity of 20mm-thick fiber glass core VIP is resulted as 0.00177W/m·K, which means that 20mm-thick VIP can meet all the reinforced insulation guideline and it can be used in any envelope of any region in Korea. 2) As a result of the test of incombustion and gas toxicity, fiber glass core VIP was suitable for incombustible material. 3) As the test result for the long term thermal conductivity, fiber glass core VIP was found out that it would keep above 10 times insulating performance than polystyrene foam and glass fiber. 4) To meet the thermal transmittance of 0.12W/㎡K, limited-combustible insulation of expanded polystyrene foam and phenolic foam should be used respectively as thick as above 280mm and 170mm, incombustible VIP can meet the same insulation level with 20mm thickness. 5) The price competitiveness of incombustible VIP to meet the thermal transmittance of 0.12W/㎡·K was about 1,500won/㎡ higher than that of phenolic foam.
Sandwich structures have been widely used in the applications of vessel industry, where high structural stiffness is required with small addition of weight. It is so significant to think of the effect of the variables in the design process of the sandwich structure for the concentrated loads. This paper describes the influence of design variables, such as core density, core thickness and face thickness ratio, on the strength of sandwich beam. The theoretical failure loads based on the 2-D elasticity theory agree well with the experimental yield or failure loads, which are measured at the three point bending laboratory test using AS4/3501-6 facing and polyurethane foam core sandwich beam. The comparison of those yield or failure loads was also done with the ratio of the top to bottom face thickness. The theoretical optimum condition is obtained by finding the intersection point of failure modes involved, which gives optimum core density of the sandwich beam for strength and stiffness. In the addition, the effect of unequal face thickness for the optimized and off-optimized sandwich beams for the strength was compared with the ratio of loading length to beam length, and the variations of strength and stiffness were discussed with the relative ratio of core to face mass.
The static and fatigue characteristics of polyurethane foam cored sandwich structures are investigated. Three types of the specimens with the glass fabric faces and the polyurethane foam core are used; non-stitched. stitched, and stiffened sandwich specimen. Especially additional structural reinforcements with the twisted polyester and glass fiber for thickness direction are made to stitched sandwich structure panel to minimize the delamination of structure which is stitched the upper and lower faces through the core and the resin is impregnated Into stitched fiber with the characteristics of low viscosity of resin at resin flow temperature and cured together with during the curing process. Bending strength of stitched specimen which is 50 mm $50{\times}50{\;}mm$ pitched is improved by 50 % as com-pared with non-stitched specimen and stiffened specimen is improved 10 times more than non-stitched structure. After fatigue testing of $10^6$cycles by 20% of ultimate load under monotonic load, the bending fatigue strength of non-stitched specimen is decreased by 27% of monotonic bending strength, 39% for stitched structure and 20% for stiffened specimen. To verify the aging effect of polyurethane form core, Ultrasonic C-scanning equipment is used to detect the damage of skin laminate alone after fatigue test. From results of UT C-scan images, there is no defect that can be damaged occurred during fatigue test. It is concluded that the decrease of bending strength for foam cored sandwich specimen is caused by the decrease of stiffness due to the aging of polyurethane foam core during fatigue cycles.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.20
no.5
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pp.417-423
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2020
In order to reduce cooling and heating, which is 40% of the energy consumption of buildings, it is important to improve the insulation of the skin. In order to improve the existing insulation, research is being conducted to apply a vacuum insulation panel(VIP) to buildings. However, VIP cannot be repaired, so we considered the metal vacuum insulation panel. Since the core of the metal vacuum pressure and have low thermal conductivity, foam concrete is adopted. However, preliminary experiments confirmed that the time to reach 0.001torr differs depending on the amount and nature of the bubbles. This effect is determined by the type of foaming agent and the density of the bubble slurry, the vacuum delivery time is determined to be the optimum foam concrete conditions are necessary. Therfore, this study aims to present basic data applicable to core materials by measuring vacuum delivery time and thermal conductivity change according to the foaming agent type and foam slurry density of foam large concrete which is core material of metal vacuum insulation panel. Experimental results and analysis show that compressive strength can be used regardless of the type of foam, In terms of thermal conductivity, it is stable to use vegetable foaming agents at 0.9g/㎤ or less. In terms of the vacuum delivery time, the foaming agent appeared similar regardless of the type of foaming agent, but it is considered suitable to use vegetable foaming agent based on compressive strength and thermal conductivity.
This note presents the main results of an experimental investigation into the mechanical behaviour of a composite sandwich conceived as a lightweight material for naval engineering applications. The sandwich structure is formed by a three-dimensional glass fibre/polymer matrix fabric with transverse piles interconnecting the skins; the core is filled with a polymer matrix/glass microspheres syntactic foam; additional Glass Fibre Reinforced Plastics extra-skins are laminated on the external facings of the filled fabric. The main features of the experimental tests on syntactic foam, skins and sandwich panels are presented and discussed, with focus on both in-plane and out-of-plane responses. This work is part of a broader research investigation aimed at a complete characterisation, both experimental and numerical, of the complex mechanical behaviour of this composite sandwich.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2012.04a
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pp.582-585
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2012
The aluminum extruded panel used for a high speed train shows the largest contribution to sound insulation performance of the train body. However, comparing with the flat panel having the same weight, the transmission loss falls sharply in the local resonance frequency band. Such fall of transmission loss can be improved by increasing the damping of local resonance. This study examines the charging effect of an urethane foam on the aluminum extruded panel of a high speed train. We charged the urethane foam with different mass density and in different way in the core part of the extruded panel. We measure the transmission loss and compare the sound insulation performance according to the density and charging method. Finally, Improvement effect of the transmission loss is compared and analysed in aspect of weight increment.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.04a
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pp.194-197
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2004
In this paper, compressive characteristics of carbon fabric skin with polymeric foam core sandwich structure were investigated by FE analyses and compressive tests of polyurethane foam were also conducted with respect to temperature changes, which were determined by curing processes of epoxy or polyester resin to obtain mechanical behaviour of polyurethane foam. FE analyses indicated variation of parameters with respect to manufacturing pressure, which have comparatively massive effect upon mechanical properties of sandwich structures, i.e. wavelength as well as crimp angle of carbon fabric
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[게시일 2004년 10월 1일]
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