Mechanical and impact properties of stitched S2 glass fiber reinforced polyester woven laminates composites have been studied. Laminates were stitched using Kevlar 49 thread with 1/2, 1, and 2 inch stitch spacing. Tensile and 3-point bending tests haute been performed to evaluate the mechanical properties of stitched and unstitched laminates. Impact tests at applied energy of 234.7J were performed to examine the impact behavior and toughness changes of the specimen. The same specimens were also tested repeatedly at low impact energy level of 110.2J for 3 times to evaluate damage tolerance properties. The tensile and 3-point bending test results showed that one inch spacing specimen had the highest tensile and flexural strength. It also showed the highest energy absorption capability and the best damage tolerance property at the repeated impact test. The half inch spacing specimen showed the lowest tensile strength and energy absorption property at the impact energy level of 234.7J, even though it had the highest frequency of stitching thread.
An alternative to the multilayered preforming is to use structures reinforced through-the-thickness in order to manufacture thicker and more complex pieces. Stitching technology is developed to bind dry reinforcements together or to strengthen composites in thickness performance by inserting structural yarns. Tufting process represents the simplest one-sided sewing technology and it is specifically designed for dry preform/liquid composite molding process route. Currently, the tufting technology is getting more and more interest due to its simplest and efficient process where it involves the insertion of binder threads via a single needle through the fabric. This technique of reinforcement through-the-thickness requires only one access to the preform which makes it suitable for three-dimensional structures and complex shaped textile composites. This paper aims to improve the understanding of the mechanical performance of tufted structures. An experimental study was developed, which included tensile and bending behaviours of tufted and un-tufted preforms, in order to evaluate the effect of tufting on the mechanical performance of dry preforms. The influence of the process parameters (tufting density, loop length, tufting yarns${\ldots}$) on the mechanical performance ofthe final structure is also highlighted.
The fiber reinforced thermoplastic composites(FRTP) were prepared with polypropylene fiber(PPF) as matrix and vinylon(VF), Aramid(KF) or nylon fiber(PAF) as reinforcing materials using the integrated fiber mixing apparatus. The composite sheets were prepared by compression molding and their impact and morphological properties were characterized. VF/PP system showed the maximum value in Izod impact strength, while KF/PP system showed the maximum value in high rate impact properties. Ductility Index(DI) order was VF/PP>KF/PP>PAF/PP. A maximum DI for VF/PP, 2.43, was obtained when the weight fraction of VF was 20%. The optimum amount of the reinforcing organic fiber was found to be 20~30%. As a result, it is concluded that VF/PP system has better interfacial adhesion properties than either KF/PP or PAF/PP.
In the shipbuilding and marine industry, as a technology for reducing the weight of parts to reduce energy and improve operational efficiency of ships is required, a method of applying fibers-reinforced composites which is high-strength lightweight materials, as part materials can be considered. In this study, the possibility of applying fibers-reinforced composites to the pipe support clamps was evaluated to reduce the weight of LNGC. The fibers-reinforced composites were manufactured using carbon fibers and glass fibers as reinforcing fibers. Through the computer simulation program, the properties of the reinforcing materials and the matrix materials of the composites were inversely calculated, and the performance prediction was performed according to the change in the properties of each fiber lamination pattern. In addition, the structural analysis of the clamps according to the thickness of the composites was performed through the finite element analysis program. As a result of the study, it was confirmed that attention is needed in selecting the thickness when applying the fibers-reinforced composites of the clamp for weight reduction. It is considered that it will be easy to change the shape of the structure and change the structure for weight reduction in future supplementary design.
In this paper, The concept of a wheel with carbon fiber composite is to replace the conventional material used for a wheel hub, such as plastic, with a disk-type hub made of carbon fabric and epoxy resin. The impact load from the ground under real conditions was considered; a low-velocity impact test was conducted to evaluate the impact performance of the carbon wheel and compare it with that of a conventional plastic wheel. This study applied a 70 J impact load as a test condition. The impact energy was controlled in the test by adjustment of height and weight of impactor. The use of a carbon disk wheel hub was confirmed to reduce weight and generate an excellent repulsive force at low energy under conditions similar to real driving conditions. The results showed that the maximum load increased proportionally depending on the impact load, but the growth of the maximum load was reduced at a 20 J impact load and tended to decrease at a 45 J impact load. The carbon wheel showed excellent properties ; the level of rebounding was 35.3% and 19.1% of the total impact energy at impact loads of 5 J and 10 J, respectively. On the other hand, the carbon disk wheel rebounded less than 5% of the total energy due to crack generation of the thin carbon hub for impact loads of more than 20 J.
Sung-Eun Kim;Jun-Geol Ahn;Moon-Sung Kim;Seung-Ji Yang;Ki-Young Kim;Hyun-Ik Yang
Composites Research
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v.37
no.2
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pp.86-93
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2024
The inner foam structure plays an important role in the performance of the carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) rear spoiler used in automobiles. However, there is still a lack of studies for the CFRP-based rear spoiler according to the type of inner foam, especially under the high-speed driving condition. With this motivation, we numerically analyze the performance of the CFRP rear spoiler using various cases of the inner foam under the highspeed driving condition. Here, polymethacrylimide (PMI), polyvinyl chloride (PVC), and styrene acrylonitrile (SAN) resins are employed as the inner foams in this work. The performances are evaluated using the deformation aspects and vibration characteristics when the driving condition is a high-speed condition (200 km/h). Furthermore, to specifically verify the importance of the inner foam in the high-speed condition, we additionally investigate the performance of the CFRP rear spoiler without the inner foam structure (i.e., hollow type). As a result, it is confirmed that among the types of inner foams utilized in this work, the PMI and PVC inner foams have the best deformation aspect and vibration characteristic, respectively. Note that the hollow-type inner foam has inferior performances compared to other inner foams invoked in this study. Consequently, through this study, it can be confirmed that the inner foam structure can significantly improve the performance of the CFRP spoiler under high-speed driving condition (200 km/h), and also that the strengths of the CFRP spoiler can manifest differently depending on the types of inner foam core.
Seung-Ji Yang;Young-june Park;Sung-Eun Kim;Jun-Geol Ahn;Hyun-Ik Yang
Composites Research
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v.37
no.1
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pp.7-14
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2024
Due to the structural characteristic of a double roller, the double roller can have various deformation behaviors depending on a gap block design, even if dimensions and loading conditions for the double roller are the same. Based on this feature, we propose a strategy for designing the gap block of the carbon-fiber reinforced plastic (CFRP) double roller to minimize defects (e.g., sagging and wrinkling), which can be raised during the product conveying process, with the pursue of the lightweight design. In the suggested strategy, analysis cases are first selected by considering main design parameters and engineering tolerances of the gap block, and then deformation behaviors of these selected cases are extracted using the finite element method (FEM). Here, to obtain the optimal gap block parameters that satisfy the purpose of this study, deformation deviations in the contact area are calculated and compared using the extracted deformation behaviors. Note that the contact area in this work is located between the product and the roller. As a result, through the design method of the gap block proposed in this work, it is possible to construct the CFRP double roller that can significantly decrease the defects without changing the overall sizes of the roller. A detailed method is suggested herein, and the results are evaluated in a numerical way.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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