Mohamad A. Raja;Su Hyun Lim;Doyun Jeon;Hyunsoo Hong;Inyeong Yang;Sanha Kim;Seong Su Kim
Composites Research
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v.36
no.6
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pp.416-421
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2023
Multifunctional composite materials capable of both load-carrying and energy functions are promising innovative candidates for the advancement of contemporary technologies owing to their relative feasibility, cost-effectiveness, and optimized performance. Carbon fiber (CF)-based structural batteries utilize the graphitic inherent structure to enable the employment of carbon fibers as electrodes, current collectors, and reinforcement, while the matrix system is an ion-conduction and load transfer medium. Although it is possible to enhance performance through the modification of constituents, there remains a need for a systematic design methodology scheme to streamline the commercialization of structural batteries. In this work, a bi-phasic epoxy-based ionic liquid (IL) modified structural battery electrolyte (SBE) was developed via thermally initiated phase separation. The polymer's morphological, mechanical, and electrochemical characteristics were studied. In addition, the interfacial shear strength (IFSS) between CF/SBE was investigated via microdroplet tests. The results accentuated the significance of considering IFSS and matrix plasticity in designing composite structural batteries. This approach is expected to lay the foundation for realizing smart structures with optimized performance while minimizing the need for extensive trial and error, by paving the way for a streamlined computational design scheme in the future.
This paper presents the fabrication process of water-lubricated plastic bearings. Plastic bearings require good mechanical properties and tribological properties as well as elasticity and shock resistance, especially when lubricated in dirty water conditions. In this study, sleeve-type plastic bearings are produced by winding a prepreg sheet, which primary contains nitrile rubber (NBR)-modified epoxy, self-lubricating fillers, and various types of lattice-structured reinforcing fibers such as carbon, Aramid, and polyethylene terephthalate. A thermosetting epoxy is chemically modified with NBR to impart elasticity and low-friction characteristics in water conditions. Experimental investigations are conducted to examine the mechanical and tribological characteristics of the developed bearing materials, and the results are compared with the characteristics of a commercial plastic bearing (Thordon SXL), well known as a water-lubricated bearing. A Thordon bearing (mainly composed of polyurethane) exhibits an extremely low load-bearing capacity and is thus only suitable for medium loading (1~10MPa). The tribological characteristics of the test materials are evaluated through Falex block-on-ring (LFW-1) friction and wear tests. The results indicate that friction exhibited by the carbon-fiber-reinforced NBR-10wt.%-modified epoxy composite material, incorporated with the addition of 20wt.% UHMWPE and 6wt.% paraffin wax, is lower than that of the Thorden bearings, whereas its wear resistance surpass that of Thorden ones. Because of these features, the load carrying capacity of the fabricated composite (>10MPa) is higher than that of the Thorden bearings. These results confirm the applicability of water-lubricated plastic bearing materials developed in this study.
This paper has focused on presenting vibration analysis of trapezoidal sandwich plates with a damaged core and FG wavy CNT-reinforced face sheets. A damage model is introduced to provide an analytical description of an irreversible rheological process that causes the decay of the mechanical properties, in terms of engineering constants. An isotropic damage is considered for the core of the sandwich structure. The classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. The First-order shear deformation theory of plate is utilized to establish governing partial differential equations and boundary conditions for the trapezoidal plate. The governing equations together with related boundary conditions are discretized using a mapping-generalized differential quadrature (GDQ) method in spatial domain. Then natural frequencies of the trapezoidal sandwich plates are obtained using GDQ method. Validity of the current study is evaluated by comparing its numerical results with those available in the literature. After demonstrating the convergence and accuracy of the method, different parametric studies for laminated trapezoidal structure including carbon nanotubes waviness (0≤w≤1), CNT aspect ratio (0≤AR≤4000), face sheet to core thickness ratio (0.1 ≤ ${\frac{h_f}{h_c}}$ ≤ 0.5), trapezoidal side angles (30° ≤ α, β ≤ 90°) and damaged parameter (0 ≤ D < 1) are carried out. It is explicated that the damaged core and weight fraction, carbon nanotubes (CNTs) waviness and CNT aspect ratio can significantly affect the vibrational behavior of the sandwich structure. Results show that by increasing the values of waviness index (w), normalized natural frequency of the structure decreases, and the straight CNT (w=0) gives the highest frequency. For an overall comprehension on vibration of laminated trapezoidal plates, some selected vibration mode shapes were graphically represented in this study.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.5
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pp.97-107
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2012
In general, solid propulsion offers cost effective, large thrust capabilities comparing to the liquid propulsion which offers high specific impulse and restart capabilities. Therefore, solid propulsion is well fitted for the first stage and boosters. Building Block Launcher(BBL) approach has been studied for the launch vehicle because of cost effectiveness, limited development time and low risk. Using of the carbon fiber epoxy resin in the solid rocket motor case is expanded, and specially high strength fibers are more attracted since its inert mass reduction.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.2
no.3
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pp.5-10
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2001
Due to the development of high-strength fibers and adhesives, it is now possible to repair cracked metallic plates by bonding reinforced patches to the plate over the crack. In this study, pre-cracked aluminum 6061-T6 alloy plates repaired with bonded carbon/epoxy composite patch are applied to investigate the effect of various patch shapes on the tensile strength and the fatigue behavior of the structure. A non-patch-boned cased and 2 type-50$\times$50, 40$\times$20 mm-composite patch-bonded cases were tested to obtain fracture loads and fatigue crack growth rate. The results showed that the patch-bonded repair improves the static strength by 17% and the fatigue life by 200% compared to non-repaired case. It means that patch-boned repair is more effective in the fatigue life. It was also revealed that the patching method along crack growth direction is more efficient in cost and weight reduction. By observing the fractography, patch-bonded repair specimens demonstrated zigzag fracture patterns compared with the non-patched specimens, which shows a typical ductile fracture.
Lee, Bang One;Pak, Pyong Ki;Yeo, Joo Hong;Lee, Hwa Sun
Textile Coloration and Finishing
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v.9
no.3
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pp.1-9
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1997
Plasma techniques permit modification of the surface layers of the substrate while maintaining its bulk properties. The use of plasma treatment on textile fibers and fabrics is very limited, however, the limitations, plasma treatments have been used to modify surface properties of textiles. In this study, multifunctional finish was performed by corona discharge technique for surface functionalization. Electron spectroscopy for chemical analysis(ESCA) was used to determine the ratios of carbon, oxygen, nitrogen, and phosphor at a 20$\AA$ sampling depth. K/S value and limiting oxygen index(LOI) value were used to obtain information on the effect of the finished fabrics. The mechanism of the flame retardancy was analyzed by the thermogravimetry-and the residue number. In ESCA, relative N1s intensity increased in case of mixtrure. The flame retardancy of the polyester and polyester/cotton fabrics treated with JA-6034 and JA-6050 was found to be operative mainly in the condensed phase mechanism. The multifunctional finish was better effect for the post treated finish agent.
Collections in the buddhist statue owned by Dr. Jong-Hm Baik(白宗欽) included 3 ancient documents and 2 wooden cylinders that showed a clear historical order. The temple and buddhist statue that these objects were belonged to were not known, however, according to the document, it could be inferred as Chunsukwaneumsang(천수관음상) created in 1322 and reformed in 1614 from the list of donator for the statue. Inside a wooden cylinder, a bundle of ivory, yellow, green, orange, and dark brown fabrics that were folded up and tided up with 5 different colored thread strands and aromatic trees and rice plant was placed on the bottom. All the fabrics were silk. Three thread strands were silk. The white and blue strands were cotton fibers as a result of analysis of IR spectrum and the microscope. According to a radioactive carbon isotope dating by accelerator mass spectroscopy, years before present was 160$\pm$40, and cablibrated ages were 1680-1890 (79.3$\%$), 1910-1960(16.1$\%$) in 95.4$\%$ probability. Accordingly, the fabrics in the buddhist statue proved to be reformed in 1614 not the original ones in 1322.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.10
no.4
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pp.149-157
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2002
This paper is to investigate collapse mechanisms of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)composite tubes and to evaluate collapse characteristics on the change of interlaiminar number and ply orientation angle of outer under static and impact axial compression loads. When a CFRP composite tube is crushed, static/impact energy is consumed by friction between the loading plate and the splayed fronds of the tube, by fracture of the fibers, matrix and their interface. These are associated with the energy absorption capability. In general, CFRP tube with 6 interlaminar number(C-type), absorbed more energy than other tubes(A, B, D-types). The maximum collapse load seemed to increase as the interlaminar number of such tubes increases. The collapse mode depended upon orientation angle of outer of CFRP tubes and loading status(static/impact). Typical collapse modes of CFRP tubes are wedge collapse mode, splaying collapse mode and fragmentation collapse mode. The wedge collapse mode was shown in case of CFRP tubes with 0° orientation angle of outer under static and impact loadings. The splaying collapse mode was shown in only case of CFRP tubes with 90°orientation angle of outer under static loadings, however in Impact tests those were collapsed in fragmentation mode .
Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the flexural fracture test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the aluminum-FRP composite tests no great increase in flexural strength and flexural toughness were observed. However, flexural toughness of steel-FRP laminate composite was increased so that its behavior can be considered in the retrofit design. In addition, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions.
Salimi, Nahid;Moradi, Sadegh;Fakhar, Afsaneh;Razavi, Seyed Mohammad Reza
Membrane and Water Treatment
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v.7
no.5
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pp.463-476
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2016
In this study, application of polypropylene hollow fiber membrane contactors for $CO_2$ removal from water in liquid-liquid extraction (LLE) mode was simulated. For this purpose, a steady state 2D mathematical model was developed. In this model axial and radial diffusion was considered to $CO_2$ permeation through the hollow fibers. $CO_2$ laden water is fed at a constant flow rate into the lumen side, permeated through the pores of membrane and at the end of this process, $CO_2$ solution in the lumen side was extracted by means of aqueous diethanolamine (DEA) and chemical reaction. The simulation results were validated with the experimental data and it was found a good agreement between them, which confirmed the reliability of the proposed model. Both simulation and experimental results confirmed the reduction in the percentage of $CO_2$ removal by increment of feed flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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