The moisture absorption behavior of carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) and its effect on dimensional stability were examined. Moisture diffusivity in CFRP was determined by measuring a specimen's weight during the moisture absorption test. Three types of CFRP specimens were prepared: a unidirectionally reinforced laminate, a quasi-isotropic laminate and woven fabric. Each CFRP was processed into two geometries - a thin plate for determination of diffusivity and a rod with a square cross-section for the discussion of two-dimensional diffusion behavior. By solving Fick's law expanded to 3 dimensions, the diffusivities in the three orthogonal directions were obtained and analyzed in terms of the anisotropy of CFRP moisture diffusion. Coefficients of moisture expansion (CMEs) were also obtained from specimen deformation caused by moisture absorption. During moisture absorption, the specimen surfaces showed larger deformation near the edges due to the distribution of moisture contents. This deformation was reasonably predicted by the finite element analysis using experimentally determined diffusivities and CMEs. For unidirectional CFRP, the effect of the fiber alignment on CME was analyzed by micromechanical finite element analysis (FEA) and discussed.
Kim, Yun-Hae;An, Seung-Jun;Jo, Young-Dae;Bae, Chang-Won;Moon, Kyung-Man
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권2호
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pp.296-302
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2010
If the fiber reinforced plastic is exposed to the moisture for a long period of time, most of moisture absorption occurs on the resin place, thus dropping cohesiveness between the molecules as the water molecules permeated between high molecular chains grant high molecular mobility and flexibility. Also as the micro crack occurs due to the permeation of moisture on the interface of glass fiber and epoxy resin, it is developed to the overall damage of interface place. Hence, the study on absorption is essential as the mechanical and physical properties of fiber reinforced composites are reduced. However, the study on absorption has the inconvenience needing to expose composite materials to fresh water or seawater for 1 month or up to 1 year. Therefore, this study has exposed fiber reinforced composites to fresh water and has developed a model with an accuracy of 98% after comparing the analysis value obtained by using ANSYS while basing on the experimental value of property decline by absorption and the basic properties of glass fiber and epoxy resin used in the experiment.
최근 반도체 패키지 구조는 점점 더 얇아지고 복잡해지고 있다. 두께가 얇아짐에 이종 계면에서 물성차이에 의한 박리는 심화될 수 있으며 따라서 계면의 신뢰성이 패키징 설계에 중요한 요소라 할 수 있다. 특히, 반도체 패키징에 많이 사용되는 폴리머는 온도와 수분에 영향을 크게 받기 때문에 환경에 따른 물성 변화 고려가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 온도조건에서 수분의 흡습과 탈습을 모두 고려한 패키지 구조의 계면 박리 예측을 유한 요소 해석을 통해 수행하였다. 확산계수와 포화 수분 함량과 같은 재료의 물성은 흡습 실험을 통해 확보하였으며, 흡습 이후 TMA 와 TGA 를 통하여 각 재료의 수분 팽창 계수를 확보하였다. 각 계면의 접합 강도 평가를 위해 수분의 영향을 고려하여 다양한 온도 조건에서 마이크로 전단 실험을 수행하였다. 이러한 물성을 바탕으로 온도와 수분에 의해 발생하는 변형을 모두 고려한 패키지 박리 예측 해석을 수행하였으며, 결과적으로 리플로우 공정 동안의 실시간 수분 탈습 거동을 고려한 계면 박리 예측을 성공적으로 수행하였다.
폴리머의 흡습문제를 해석하기 위해 흡습확산 지배방정식과 열전달 방정식을 고찰하였다. 두 방정식의 동일 한 형식의 편미분방정식이기 때문에 상사의 법칙을 적용하여 물체가 등온 하중조건을 받고 있을 때 단일 매질의 확산문 제를 상용유한요소코드에 의해 수치적으로 해석하였다. 여러 소재로 구성된 매체는 흡습질량이 접착면에서 불연속 특성 을 갖기 때문에 확산해석에 상사법칙을 직접적으로 적용할 수 없으나 흡습관련 소재 특성이 온도만의 함수인 소재로 구 성된 매체에서 흡습확산 문제는 접착면에서 연속성을 가지고 있는 압력비를 고려함으로써 해석하였다. 실리콘-비전도성 수지 접합체의 측정된 흡습 변화량은 접합면을 경계조건으로 하고 단일 매체에 대한 해석 결과와 매우 근접한 결과를 보였으나, 복합체로 해석한 결과는 흡습시간이 경과할수록 점점 큰 오차가 발생하였다.
Earth is facing a serious problem of pollution and scarcity of energy sources. The synthetic fibers used in automobile and Aerospace manufacturing sectors are non-renewable and harmful to environment. International Agency such as FAA and SAE is forcing for green fuel, green materials and structures. Further exploration is much needed to understand its potential in structural applications. In the current study, hemp and Jute fibre based composites were developed and tested for assessing their suitability for possible applications in automobile and aerospace sectors. Composites were undergone tensile test, water absorption test, and fatigue analysis to understand its behavior under various loading conditions. The finite element analysis has been carried out to understand the fatigue behaviour of composites. The results revealed that the usage of hemp and jute fibre reinforced composites can improve mechanical properties and have shown a viable alternative to replace synthetic fibres such as glass fibres for specific applications. Hemp reinforced bio-composites have shown better performance as compared to Jute reinforced bio-composites while water resistance characteristics for hemp is poorer to jute fibres.
Purpose: This study was conducted to understand the factors that affect the texture of gluten-free rice pasta prepared buckwheat, mung bean, and acorn starches and to compare textural properties of samples 100% semolina. Methods: The moisture content, weight and water absorption test investigated and texture profile analysis measured by texture analyzer. Results: 100% semolina sample's value was lower than gluten-free rice pasta moisture content, weight and water absorption test. moisture content weight was in pasta with mung bean starchin pasta with buckwheat starch. Texture profile analysis showed that increasing amount of buckwheat, mung bean, and acorn starches increased hardness, chewiness, cohesiveness and springiness, and decreased adhesiveness of gluten free rice pasta. Conclusion: This study suggested that adding buckwheat, mungbean and acorn starches could improve texture properties of gluten-free rice pasta.
This paper deals with the stress singularity induced at the interface corner between the viscoelastic thin film and the rigid substrate subjected to the combined influence of temperature change and moisture absorption. A boundary element analysis is employed to investigate the behavior of interface stresses. The film is assumed to be thermorheologically simple. It is further assumed that moisture effects are analogous to thermal effects. Numerical results are presented for a given viscoelastic model, indicating the singular residual stresses induced during cooling down from the curing temperature, and how they can be altered by subsequent moisture absorption at room temperature.
This paper deals with the effects of various moisture environments on the structural behavior of concrete beams. The presented results were obtained within a large experimental program carried out at the Laboratoire Central des Ponts et Chauss$\acute{e}$es (LCPC), with Electricit$\acute{e}$ de France (EDF) as a partner. The aim of this paper is to point out and to quantify the strains resulting from unidirectional moisture conditions: a drying gradient applied during 14 months, followed by the re-wetting of the dried surface during 9 months. The effect of reinforcement on the shrinkage and on the deformation due to water absorption is pointed out. Moreover, a lot of tests on companion cylinders and prisms were carried out to determine the mechanical characteristics of the material and help checking analysis methods. The paper focuses on numerous measurements obtained during the 23 months on one plain concrete beam and one reinforced concrete beam: variation of water content, followed by precise weighing and gammadensitometry, relative humidity measurements, local and global deformations in the three directions and deflection of the beams. Thus, the effects of drying and water absorption on the behavior of concrete structures are documented and analyzed in comparison with existing representation of water diffusion.
국내 시판용 전통 목탄의 과학적인 성질 규명과 주요 기능성 분석과 이용 방안에 대한 분석을 실시하였다. 국내에서 구입 가능한 시판용 목탄의 범위 내에서 해부학적 특성, 원소 조성, 무기성분 조성, 발열량, 음이온 및 원적외선 방사량, 조습성 등의 분석을 통하여 기능성 재료로 이용 가능성에 대하여 판단하고자 하였다. 원소조성, 무기물 조성, 음이온 및 원적외선 방사량은 목탄 제조 방법과 제조회사에 따라서 큰 변이를 보였다. 특히 조습성은 흑탄의 경우 백탄이나 기계숯 보다 열등한 성능을 나타내었다. 전통숯을 기능성 재료로 사용하기 위해서는 해부학적 특성, 원소 조성, 무기물 조성, 발열량, 음이온 및 원적외선 방사량, 조습성을 분석하여 선택적 이용이 필요 할 것으로 생각한다. 또한 차후 원하는 기능에 맞는 목탄 제조 방법 기술의 개발이 필요할 것으로 생각한다.
습기 수착 물성은 전자 패키징 장치의 신뢰성에 있어서 층간의 수증기 압력에 의해 공정과정 동안 발생되는 박리 불량의 고장 분석 및 최적의 재료 개발에 있어서 필수적이다. 본 논문에서는 온습도 모델에 따른 전자 패키징 재료의 온도 의존적인 흡습 및 탈습 물성을 변수화 하였고 이에 대한 온도 및 습도의 영향에 대해 고찰하였다. 변수화된 확산성에서 얻어진 확산 활성화 에너지는 등가의 습기 수착 수준을 위한 가속 수명 비율을 결정하고 신뢰 수명 평가에 요구되는 등가의 소요 시험 시간에 미치는 습기 확산성의 영향을 예측할 수 있게 한다. 신뢰성 시험 표준에서 평가된 유연 전자 모듈의 가속 수명비율을 예시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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