In this study, an experimental study is performed to understand the effect of spalling on the structural behavior of fire damaged steel reinforced high strength concrete (SRHSC) columns, and the test results of temperature distributions and the displacements at elevated temperature are analyzed. Toward this goal, three long columns are tested to investigate the effect of various test parameters on structural behavior during the fire, and twelve short columns are tested to investigate residual strength and stiffness after the fire. The test parameters are mixture ratios of polypropylene fiber (0 and 0.1 vol.%), magnitudes of applied loads (concentric loads and eccentric loads), and the time period of exposure to fire (0, 30, 60 and 90 minutes). The experimental results show that there is significant effect of loading on the structural behaviors of columns under fire. The loaded concrete columns result more explosive spalling than the unloaded columns under fire. In particular, eccentrically loaded columns are severely spalled. The temperature distributions of the concrete are not affected by the loading state if there is no spalling. However, the loading state affects the temperature distributions when there is spalling occurred. In addition, it is found that polypropylene fiber prevents spalling of both loaded and unloaded columns under fire. From these experimental findings, an equation of predicting residual load capacity of the fire damaged column is proposed.
Song, Seung A;On, Seung Yoon;Park, Go Eun;Kim, Seong Su
Composites Research
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v.30
no.6
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pp.365-370
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2017
Mechanical properties of carbon fiber reinforced thermoplastic composites (CFRTPs) are affected by various factors. One of the them are poor compatibility of the epoxy sizing layer on the carbon fiber surface with thermoplastic matrix, which causes the inferior interfacial strength between fibers and matrix. In addition, the high molten-viscosity of thermoplastics attributes to the poor impregnation state. Consequently, many voids in the composite materials were generated, which leads to poor mechanical properties of the thermoplastic composites. In this study, the epoxy sizing on the carbon fiber surface was removed and the polyamide 6,6 solution was coated on the de-sized carbon fiber surface to improve the impregnation state and mechanical properties. Interlaminar shear strength (ILSS) of CFRPTs was estimated by implementing short beam shear tests. In addition, flexural strength was measured and the impregnation state of the composites was evaluated by calculating void content.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1993.04a
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pp.65-72
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1993
Steel fiber reinforced concrete(SFRC) which is made by short, randomly distributed steel fibers in concrete is superior in its tensile mechanical properties to plain concrete in enhancement of tensile strength and tensile ductility. These improvements are attributed to crack arresting mechanism and formation of longer crack paths due to fibers , which as a consequence lead to increase in energy absorption capacity of SFRC. In the post-peak region under tensile stresses, major macrocrack forms at critical section. The opening of this macrocrack is mainly resisted by both of the fiber pull-out bridging the cracked surfaces and the resistance by matrix softening. In this study, micromechaincal approach has been made in order to simulate tensile behavior of SFRC and based on which the theoretical model is presented. This model reflects the features of both the composite material concept and the spacing concept in predicting tensile strength of SFRC. The model also takes into account for the effects of matrix tensile softening and fiber bridging by pull-out on the resistance for the post-peak behavior of SFRC. It has been shown that the developed model satisfactory predicts the experimental results.
Although composite materials are increasingly utilized in general high-strength structures, the demand of performance characteristics as the multifunctional materials has been increased especially in the area of complex electronic devices. While the heat dissipation properties of devices are typically required properties, control of thermal property of composite material especially in the vertical direction is one of the problems to be solved due to its lamination process. In this study, CFRP was manufactured using the Vacuum filtration method for three types of solvent and CFs. In the composite material manufacturing process, the effect of solvent was examined using three solvents where solvents are most frequently used for the dispersion of fibers. Morphology of fiber was observed through a microscope to confirm the arrangement of CFs in the vertical direction. The alignment of fiber was examined through the measurement of the thermal conductivity of the manufactured specimen. For the thermal conductivity measurement, the higher thermal conductivity was obtained with the lower aspect ratio of CF. For the thermal conductivity in the through-plane direction, 8.687 W/m·K, 10.322 W/m·K, and 13.005 W/m·K of thermal conductivity was measured in the DMF, NMP and Acetone, respectively.
Kim, Young-Woo;Min, Kyung-Hwan;Yang, Jun-Mo;Yoon, Young-Soo
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.21
no.6
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pp.705-712
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2009
HPFRCCs (high-performance fiber reinforced cementitious composites), which is relatively more ductile and has the characteristic of high toughness with high fiber volume fractions, can be used in structures subjected to extreme loads and exposed to durability problems. In the case of PVA (polyvinyl alcohol) fiber, it is noted by former studies that around 2% fiber volume fractions contributes to the most effective performance at HPFRCCs. In this study, flexural tests were carried out to evaluate the flexural behavior of HPFRCCs and to optimize mix proportions. Two sets of hybrid fiber reinforced high performance specimens with total fiber volume fraction of 2 % were tested: the first set prepared by addition of short and long PVA fibers at different combination of fiber volume fractions, and the second set by addition of steel. In addition, in order to assess the performances of the HPFRCCs against to high strain rates, drop weight tests were conducted. Lastly, the sprayed FRP was applied on the bottom surface of specimens to compare their impact responses with non-reinforcing specimens. The experimental results showed that the specimen prepared with 1.6% short fibers (REC 15) and 0.4% long fiber (RF4000) outperformed the other specimens under flexure, and impact loading.
Statement of the problem. The fracture of acrylic resin dentures remains an unsolved problem. Therefore, many investigations have been performed and various approaches to strengthening acrylic resin, for example, the reinforcement of heat-cured acrylic resin using glass fibers, have been suggested over the years. But problems such as poor workability, rough surface, poor adhesion of glass fiber resin complex are not solved yet. Purpose. The aim of the present study was to investigate the effect of short glass fibers on the transverse strength of heat-polymerized denture base acrylic resin and roughness of resin complex after abrasion test. Material and methods. To avoid fiber bunching and achieve even fiber distribution, glass fiber bundles were mixed with acrylic resin powder in conventional mixer with a non-cutting blade, to produce the glass fiber($10{\mu}m$ diameter, 3mm length, silane treated) resin composite. Glass fibers were incorporated at 0%, 3%, 6% and 9% by weight. Transverse strength were measured. After abrasion test, surface roughness was evaluated and scanning electron microscope view was taken for clinical application. Results. 1. 6% and 9% incorporation of 3mm glass fibers in the acrylic resin enhanced the transverse strength of the test specimens(p<0.05). 2. Before abrasion test, incorporation of 0%, 3%, 9% glass fiber in the resin showed no dirrerence in roughness statisticaly(p>0.05). 3. After abrasion test, incorporation of 0%, 3%, 6% glass fiber in the resin showed same surface roughness value statistically(p>0.05). 4. In SEM, surface roughness increased as the percentage of the fibers increased. 5. In the areas where glass fiber bunchings are formated, a remarkably high roughness was noticed. Conclusion. 6% and 9% addition of silane-treated short glass fibers into denture base acrylic resin increased transverse strength significantly. Before and after abrasion test, incorporation of 0%, 3%, 6% glass fiber in the resin showed same surface roughness value statistically.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.17
no.2
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pp.89-99
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1997
Although discontinuously reinforced metal matrix composite(MMC) is one of the most promising materials for applications of aerospace, automotive industries, the thermal residual stresses developed in the MMC due to the mismatch in coefficients of thermal expansion between the matrix and the fiber under a temperature change has been pointed out as one of the serious problem in practical applications. There are very limited nondestructive techniques to measure the residual stress of composite materials. However, many difficulties have been reported in their applications. Therefore it is important to establish analytical model to evaluate the thermal residual stress of MMC for practical engineering application. In this study, an elastic model is developed to predict the average thermal residual stresses in the matrix and fiber of a misoriented short fiber composite. The thermal residual stresses are induced by the mismatch in the coefficient of the thermal expansion of the matrix and fiber when the composite is subjected to a uniform temperature change. The model considers two-dimensional in-plane fiber misorientation. The analytical formulation of the model is based on Eshelby's equivalent inclusion method and is unique in that it is able to account for interactions among fibers. This model is more general than past models to investigate the effect of parameters which might influence thermal residual stress in composites. The present model is to investigate the effects of fiber volume fraction, distribution type, distribution cut-off angle, and aspect ratio on thermal residual stress for in-plane fiber misorientation. Fiber volume fraction, aspect ratio, and distribution cut-off angle are shown to have more significant effects on the magnitude of the thermal residual stresses than fiber distribution type for in-plane misorientation.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.3
no.1
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pp.53-59
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2000
단섬유 보강 복합재료의 종횡비(aspect ratio)를 변화시키며 기계적 특성(탄성계수, 인장강도)을 평가하였다. 2차원 다중 파이버(multi-fiber) 모델을 이용하여 엇갈린(staggered) 배열과 규칙적(aligned) 배열에 대해 유한요소 해석을 하였다. 단섬유 복합재료의 유효탄성계수 및 인장강도는 섬유와 기지의 탄성계수비, 섬유 배열상태, 그리고 단섬유 종횡비의 함수로 표현되었으며, 해석결과의 탄성계수와 인장강도는 이론 모델의 결과와 사출 성형된 PEEK 복합재료 시험편의 결과와 비교하였다. 시험결과는 낮은 종횡비에서 이론 모델 결과와 일치함을 보였다. 단섬유 보강 복합재료의 배열 및 종횡비 변화에 따른 섬유보강 효과에 따른 계면응력 상태는 기계적 특성 결정에 중요한 영향을 보였다.
A16061 alloy reinforced with 10 vol% $\delta$-A1$_2$O$_3$ short fiber have been fabricated by Rheo-compocasting and squeeze casting and extruded at high temperature using conical shape die and curved shape die with various extrusion ratios.. Tensile and hardness tests were carried out to examine mechanical properties of extruded materials and SEM observation of fractured surface was capable of accounting for fracture mechanism and bonding state of fiber and matrix.
A semi-solid alloy in which solid and liquid phase are co-existing is obtained by stirring of A17075 molten metal. A semi-solid alloy is dependent on the corresponding temperature within the solid-liquid range, and the process parameters should be controlled accurately to obtain the homogeneous semisolid alloy. The fabrication possibility of fiber-reinforced aluminum alloy containing $Al_2O_3$ short fibers with vigorous agitation of short fibers were obtained by control of stirring time, solid fraction and impeller speed in extrusion billet fabrication processes. The microstructure to extrusion billet fabricated by low pressure casting was investigated for fiber dispersion state. The relationship between the extrustion force and velocity at hot extrustion, the flow strain and extrusion ratio were theoretically described. The surface defects with lubricants and without lubricant after hot extrusion were investigated. The composites materials after hot extrusion were measured by vickers hardness with extrusion ratio. It has become clear that the secondary working such as hot extrusion was very useful to obtained improved the mechanical properties of metal matrix composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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