• Title/Summary/Keyword: carbon fiber reinforced plastics (CFRP)

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Experimental study on seismic behavior of reinforced concrete column retrofitted with prestressed steel strips

  • Zhang, Bo;Yang, Yong;Wei, Yuan-feng;Liu, Ru-yue;Ding, Chu;Zhang, Ke-qiang
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제55권6호
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    • pp.1139-1155
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    • 2015
  • In this study, a new retrofitting method for improving the seismic performance of reinforced concrete column was presented, in which prestressed steel strips were utilized as retrofitting stuff to confine the reinforced concrete column transversely. In order to figure out the seismic performance of concrete column specimen retrofitted by such prestressed steel strips methods, a series of quasi-static tests of five retrofitted specimens and two unconfined column specimen which acted as control specimens were conducted. Based on the test results, the seismic performance including the failure modes, hysteresis performance, ductility performance, energy dissipation and stiffness degradation of all these specimens were fully investigated and analyzed. And furthermore the influences of some key parameters such as the axial force ratios, shear span ratios and steel strips spacing on seismic performance of those retrofitted reinforced concrete column specimens were also studied. It was shown that the prestressed steel strips provided large transverse confining effect on reinforced concrete column specimens, which resulted in improving the shearing bearing capacity, ductility performance, deformation capacity and energy dissipation performance of retrofitted specimens effectively. In comparison to the specimen which was retrofitted by the carbon fiber reinforced plastics (CFRP) strips method, the seismic performance of the specimens retrofitted by the prestressed steel strips was a bit better, and with much less cost both in material and labor. From this research results, it can be concluded that this new retrofitting method is really useful and has significant advantages both in saving money and time over some other retrofitting methods.

충격 손상을 받은 항공기용 복합재료의 압축잔류강도 평가 (Evaluation of Compressive Residual Strength in Composite Material Under Impact Damage)

  • 안상수;홍석우;구재민;석창성
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권4호
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    • pp.503-509
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    • 2013
  • 탄소섬유강화 복합재료는 일반적으로 압축하중과 재료의 면에 수직한 방향의 충격에 매우 취약하다는 단점을 가지고 있다. 특히 항공기의 운항 중 조류와의 충돌이나 정비 중 공구의 낙하로 인한 충격손상은 항공기 구조물의 강도저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 복합재료(CFRP) 시험편에 충격에너지와 충격자 직경을 변화시키면서 충격손상을 가한 후 압축시험을 수행하여 충격후 압축잔류강도를 평가하였으며, 시험 결과를 비교하여 충격에너지에 따른 충격후 압축잔류강도 예측식을 제안하였다.

적층구성 및 곡률 변화에 따른 CFRP 적층쉘의 관통특성 (The Penetration Characteristics of CFRP Laminated Shells on the Change of Stacking Sequences and Curvatures)

  • 조영재;김영남;양인영
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.79-85
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    • 2006
  • CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) of the advanced composite materials as structural materials for vehicle, has a wide application in light-weigh structural materials of airplanes, ships and automobiles because of high strength and stiffness, However, there is a design variable to be considered in practical application of the laminate composite materials, these materials are vulnerable to transverse impact. This paper is to study the effects of stacking sequence and curvature on the penetration characteristics of composite laminate shell. They are stacked to $[0_3/90_3]S,\;[90_3/0_3]s\;and\;[0_2/90_3/0]s,\;[90_2/0_3/90]s$ and their interlaminar number two and four. They are manufactured to various curvature radius (R=100, 150, 200mm and $\infty$), When the specimen is subjected to transverse impact by a steel ball, the velocity of the steel ball was measured both before and after impact by determing the time for it to pass two ballistics-screen sensors located a known distance apart. The critical penetration energy of specimen A and B with less interfaces were a little higher than those of C and D. As the curvature increases, the critical penetration energy increases linearly because the resistance to the in-plane deformation as well as bending deformation increases, which need higher critical penetration energy. The specimen A and C have higher critical penetration energy than B and D because of different stacking sequences. We examined crack length through a penetration test. For the specimen A with 2interfaces, the longest circumferential direction crack length were observed on the first interface from the impact point. For the specimen B 4-interface, the longest circumferential direction crack length were observed on the second interface from the impact point.

탄소섬유를 적용한 카누의 흘수에 따른 저항성능에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study on Resistance Performance According to the Draft CFRP Composite Canoe)

  • 김주열;김준호;정재하;임종길;라인강;오정근
    • 해양환경안전학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.876-883
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    • 2016
  • 본 연구에서는 카누 선체 재료를 탄소섬유복합재료로 선정하였으며, 선형설계는 선박 설계 상용프로그램인 SOLIDWORKS를 이용하여 수행하였다. 카누의 유동해석은 상용프로그램인 STAR-CCM+를 이용하여 자유수면의 파형을 살펴보고 수치해석 결과를 통하여 저항성능을 확인하였다. 그 결과, 흘수가 0.09 m일 경우에 4 m/s 미만의 선속으로, 흘수가 0.24 m인 경우에는 2 m/s 미만으로 운항하면 안전하다고 판단되며, 두 명의 성인이 속도를 내는 데에도 무리가 없음을 확인하였다. 또한, 해석결과를 적용하고 CFRP를 이용하여, 기존의 재료보다 20 % 가볍게 제작된 카누에 대해서도 간략히 소개하였다.

구리도금된 탄소섬유/에폭시 수지 복합재료의 기계적 계면 특성에 관한 연구 (A Study on Mechanical Interfacial Properties of Copper-plated Carbon Fibers/Epoxy Resin Composites)

  • 홍명선;배경민;최웅기;이해성;박수진;안계혁;김병주
    • 공업화학
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    • 제23권3호
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    • pp.313-319
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    • 2012
  • 본 연구에서는 Polyacrylonitrile (PAN)계 탄소섬유 표면에 구리도금 표면처리가 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향에 관하여 관찰하였다. 탄소섬유 표면특성은 주사전자현미경, X-선 광전자 분광법, X-선 회절분석기, 접촉각 측정기로 측정하였고, 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 계면 물성은 층간전단강도(interlaminar shear strength, ILSS)와 파괴인성(critical stress intensity factor, $K_{IC}$)측정을 통하여 알아보았다. 실험결과로부터, 기계적 계면물성은 탄소섬유 표면에 COOH group과 도금된 구리함량이 증가됨에 따라 순차적으로 증가되는 것이 확인되었으나, 도금시간을 길게 하여 과량의 구리가 도입되었을 경우 기계적 계면 물성을 도리어 감소시키는 것으로 확인되었다. 결론적으로 구리함량이 탄소섬유 복합재료의 기계적 계면물성을 결정하는 중요 요소라 판단되나, 최적의 함량이상에서는 계면분리에 의한 물성저하의 원인이 될 수 있다.

연마재 워터젯을 위한 노즐상태 모니터링 시스템 설계 (Nozzle Condition Monitoring System for Abrasive Waterjet Process)

  • 김정욱;김노원;김철민;김성렬;김현희;이경창
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제23권5호
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    • pp.817-823
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    • 2020
  • In recent, the machining of difficult-to-cut materials such as titanium alloys, stainless steel, Inconel, ceramic, glass, and carbon fiber reinforced plastics (CFRP) used in aerospace, automobile, medical industry is actively researched. Abrasive waterjet is a non-traditional processing method in which ultra-high pressure water and abrasive particles are mixed in a mixing chamber and shoot out jet through a nozzle, and removed by erosion due to collision with a material. In particular, the nozzle of the abrasive waterjet is one of the most important parts that affect the machining quality as with a cutting tool in general machining. It is very important to monitor the condition of the nozzle because the workpiece is uncut or the surface quality deteriorates due to wear, expanding of the bore, damage of the nozzle and clogging of the abrasive, etc. Therefore, in this paper, we propose a monitoring system based on Acoustic Emission(AE) sensor that can detect nozzle condition in real time during AWJ processing.

시간평균 ESPI를 이용한 대칭.비대칭 적층 복합재료의 진동 특성 비교에 관한 연구 (A Study on the Vibration Characteristics of Symmetry, Asymmetry Laminated Composite Materials by using Time-Average ESPI)

  • 홍경민;유원재;강영준;강신재
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.259-260
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    • 2006
  • The ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) is a real time, full-field, non-destructive optical measurement technique. In this study, ESPI is proposed for the purpose of vibration analysis for new material, composite material. Composite materials have various complicated characteristics according to the ply materials, ply orientations, ply stacking sequences and boundary conditions. Therefore, it is difficult to analysis composite materials. For efficient use of composite materials in engineering applications the dynamic behavior, that is, natural frequencies, nodal patterns should be informed. If use Time-Average ESPI, can analyze vibration characteristic of composite material by real time easily. This study manufactured laminated composite of symmetry, asymmetry two kinds that is consisted of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) and shape of test piece is rectangular form.

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同一한 衝擊에너지 條件下의 CFRP 斜交積層板의 衝擊損傷과 配向角의 關係 (Relations Between Impact Damage and Ply Angle Under Same Impact Energy Condition)

  • 배태성;;양동율
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권10호
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    • pp.1824-1832
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    • 1992
  • 본 연구에서는 충돌입자의 크기의 영향을 평가하기 위하여 동일한 운동에너지 를 갖는 직경 5mm 및 10mm의 강구를 시편에 충돌시킨 후 배항각 변화에 따른 손물역의 크기 변화를 초음파현미경(SAM)과 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였고, 충돌에 따른 압축강성의 변화를 고찰하기 위하여 충격전후의 압축탄성계수를 측정하였다.

전개형 복합재료 반사판 안테나의 동특성 분석 및 시험 (Analysis and Experiment on Dynamic Characteristics for Deployable Composite Reflector Antenna)

  • 채승호;노진호;이수용;정화영;이재은;박성우
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제13권5호
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    • pp.94-101
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    • 2019
  • 복합재료 반사판 안테나의 전개 특성을 해석 모델을 통하여 살펴보고 실험을 통하여 검증하고자 한다. 두 개의 회전 자유도를 가지며 스프링의 탄성 에너지에 의해 작동되는, 전개 메커니즘을 기반으로 반사판 안테나의 동역학적 해석 모델을 수립하였다. 유연 다물체 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용하여 패널의 전개 속도, 구조 변형 그리고 충격력을 분석하였다. 중력보상 장치를 이용하여 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 제작된 안테나 패널의 전개거동 특성을 실험적으로 검증/분석하였다. 안테나 패널이 전개되는 동안 발생하는 충격 응답 및 진동 문제를 확인하고, 댐퍼를 이용하여 안정적으로 전개가 됨을 확인하였다.

탄소섬유 복합재료의 모드1 및 모드 2 층간파괴인성치에 관한 연구 (A Study on Mode 1 and Mode 2 Interlaminar Fracture Toughness of Carbon Fiber Reinforced Plastics)

  • 김재동;고성위
    • 수산해양기술연구
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    • 제31권3호
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    • pp.272-278
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    • 1995
  • 강도가 각각 다른 세 종류의 프리프레그를 사용하여 일방향 CFRP를 적층하였으며, 모드 I과 모드 II 실험을 통하여 층간 파괴인성치를 고찰하였고, 또한 적층 섬유방향을 변화시킨 사교적층판의 그것도 함께 고찰하였으며, 이를 요약하면 다음과 같다. 1) 임계에너지 방출률 G 하(IC)의 값을 컴플라이언스 법, 수정 컴플라이언스 법, 그리고 보이론에 의해 계산하여 비교 검토한 결과 본 연구에서 사용한 수정식에 의한 값들이 거의 일치하였다. 2) G 하(IC) 값은 대체로 프리프레그의 C, B, A재의 순으로 높게 나타났으며, G 하(II C)의 값을 세가지 식에 의해 계산하여 비교 검토한 결과 거의 일치하였다. 3) 사교적층판의 경우 G 하(IC) 값은 [0/90] 하(6s), [0/45] 하(6s), [0/45/90] 하(6s)의 순으로 높게 나타났으며, G 하(II C)는 [0/90] 하(6s), [0/45/90] 하(6s), [0/45] 하(6s)의 순으로 높게 나타났다. 4) 사교적층판과 일방향의 임계에너지 방출률을 비교하였을 때, 모드 I의 경우 일방향의 결과가 다소 높았으며, 모드 II의 경우는 [0/45] 하(6s)의 결과는 거의 일치함을 알 수 있었다.

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