저자들은 중국 국가 중점 연구 개발 프로그램(No. 2022YFB3706503)과 Shenzhen Natural Science Fund의 Stable Support Plan Program(No. 20220815133826001)의 보조금에 감사의 뜻을 전합니다.

1. 재료 준비
<ol><li>300mm x 300mm 짠 유리 섬유 직물 8 개를 가위로 자릅니다. 섬유 필라멘트가 떨어지지 않도록 먼저 절단면을 테이프로 붙입니다. 알림: 천을 절단할 때 손가락 찌르기와 필라멘트 흡입을 방지하기 위해 마스크와 장갑을 착용하십시오. 직조 유리 섬유 직물뿐만 아니라 단방향 직물 및 탄소 섬유 및 아라미드 섬유와 같은 다른 유형의 섬유도 사용할 수 있습니다.</li>
	<li>260g의 에폭시 수지와 78g의 경화제를 10:3의 질량 비율로 계량합니다. 주: 섬유 직물과 수지 체계의 비율은 단 하나 층 섬유 직물의 평방 미터 당 에폭시 수지 체계의 360 g이기 위하여 추천됩니다.</li>
</ol>2. 제작 공정
참고: 그림 1 은 섹션 2에 표시된 핸드 레이업 공정을 위한 복합 라미네이트 제조 개략도를 보여줍니다.
<ol><li>증권 시세 표시기<ol>
<li>천을 60°C의 오븐에 8시간 동안 넣습니다.</li>
		<li>수지가 접착되는 것을 방지하기 위해 아크릴 시트에 절연 필름을 붙입니다.</li>
		<li>누워있는 곳에 금형을 놓습니다.</li>
		<li>수지와 경화제를 5분 동안 천천히 섞은 후 진공 챔버에 넣어 내부의 기포를 빼냅니다.</li>
		<li>비다공성 이형 필름을 금형에 놓고 테이프로 고정합니다.</li>
		<li>비다공성 이형 필름에 필 플라이 하나를 놓습니다.</li>
		<li>에폭시 수지를 붓고 스크레이퍼를 사용하여 수지를 필름 전체에 고르게 분포시킵니다.</li>
		<li>첫 번째 섬유 직물을 겹으로 덮고 네이키드 롤러로 롤링하여 수지가 직물에 완전히 침투하고 기포가 압출되었는지 확인한 다음 스크레이퍼를 사용하여 수지를 고르게 긁어냅니다.</li>
		<li>모든 패브릭이 사용될 때까지 2.1.7 및 2.1.8단계를 반복합니다.</li>
		<li>천에 한 겹의 껍질을 놓고 수동으로 기포를 짜냅니다.</li>
		<li>구멍이 뚫린 이형 필름 하나와 브리더 패브릭 하나를 연속적으로 놓습니다.</li>
		<li>흡입 채널과 통기성 패드를 한쪽에 놓습니다.</li>
		<li>금형 외부에 아크릴 시트로 내열 테이프를 원형으로 붙이고 테이프로 진공 백을 부착하여 밀폐 된 공간을 형성합니다.</li>
		<li>진공 펌프를 켜서 실온에서 1시간 동안 10bar의 압력을 누릅니다. 그런 다음 진공 펌프를 닫고 14시간 동안 정지 상태를 유지합니다.</li>
		<li>라미네이트를 80°C의 오븐에 넣고 16시간 동안 완전히 경화시킵니다.</li>
		<li>방정식 (1-3)38,39를 사용하여 섬유 부피 분율을 측정합니다. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq02.jpg" style="margin: auto;">(2) <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq03.jpg" style="margin: auto;">(3) n은 라미네이트의 층 수, ρ 섬유는 제조업체의 섬유 직물의 면적 밀도, 섬유는 라미네이트의 면적, m 섬유는 섬유 직물의 질량, m총계는 라미 네이트의 질량, ρ 에폭시는 에폭시의 밀도, v 에폭시 및 v합계 입니다. 는 각각 에폭시와 라미네이트의 부피이며, 는 섬유 부피 분율이다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>WL 시리즈<ol>
<li>천을 60°C의 오븐에 8시간 동안 넣습니다.</li>
		<li>레진과 경화제를 5분 동안 천천히 섞은 후 진공 챔버에 넣어 내부의 기포를 빼냅니다.</li>
		<li>비다공성 이형 필름을 금형에 놓고 테이프로 고정합니다.</li>
		<li>비다공성 이형 필름에 필 플라이 하나를 놓습니다.</li>
		<li>에폭시 수지를 붓고 스크레이퍼를 사용하여 수지를 필름 전체에 고르게 분포시킵니다.</li>
		<li>첫 번째 섬유 직물을 겹으로 덮고 네이키드 롤러로 롤링하여 수지가 직물에 완전히 침투하고 기포가 압출되었는지 확인한 다음 스크레이퍼를 사용하여 수지를 고르게 긁어냅니다.</li>
		<li>모든 패브릭이 사용될 때까지 2.2.5 및 2.2.6 단계를 반복합니다.</li>
		<li>천에 한 겹의 껍질을 놓고 수동으로 기포를 짜냅니다.</li>
		<li>천공 이형 필름 1개, 브리더 패브릭 1개, 비다공성 이형 필름 1개를 연속적으로 놓습니다.</li>
		<li>섬유 직물과 같은 크기의 알루미늄 판 하나를 위에 놓습니다.</li>
		<li>실온에서 14시간 동안 정지 상태를 유지합니다.</li>
		<li>라미네이트를 80°C의 오븐에 넣고 16시간 동안 완전히 경화시킵니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 충격 특성의 특성화
참고: 복합 라미네이트의 충격 시험에는 여러 가지 방법이 있습니다. 저속 충격 조건에서 일반적으로 사용되는 방법은 낙하 충격 시험이며, 고속 또는 초고속 충격 조건에서 자주 사용되는 방법은 총알 충격 방법입니다. 이 연구에서는 낙하 충격 시험을 적용했습니다. 장비는 그림 2에 나와 있습니다.
<ol><li>고정밀 절단기를 사용하여 ASTM D7136에 따라 충격 테스트를 위해 GFRP에서 150mm x 100mm 샘플 세트를 절단합니다.</li>
	<li>각 샘플의 무게와 크기를 측정합니다.</li>
	<li>임팩터가 모든 테스트에서 접촉할 수 있는 샘플의 중앙에 위치 못을 사용하여 샘플의 위치를 고정합니다.</li>
	<li>4개의 고무 팁으로 충격 지지 고정 장치에 샘플을 고정합니다.</li>
	<li>10J 에너지 수준에서 낙하 충격 타워를 사용하여 충격 테스트를 수행합니다. 낙하 해머 시험기를 켜고 연결을 클릭하여 컨트롤러를 드롭다운에 연결한 다음 홈 | 테스트 전에. 충격 에너지를 10J로, 추가 질량을 2kg으로 설정합니다. 측정 두께(WLVB 샘플의 경우 2.1mm, WL 샘플의 경우 2.5mm)를 입력하여 임팩터의 높이를 결정하고 시작 을 클릭하여 실험을 시작합니다.</li>
	<li>힘, 처짐 및 에너지 이력을 포함한 충격 반응 데이터를 기록합니다.</li>
	<li>샘플을 꺼냅니다. 충격 후 샘플의 형태를 기록합니다.</li>
	<li>결과의 반복성을 보장하기 위해 충격 테스트를 5회 반복합니다.</li>
	<li>표본의 데이터를 계산하고 비교합니다.</li>
</ol>4. 인장 특성의 특성화
<ol><li>ASTM D3039에 따라 다이아몬드 커터가 있는 고정밀 절단기를 사용하여 인장 시험을 위해 라미네이트에서 250mm x 25mm 샘플 세트를 절단합니다.</li>
	<li>버니어 캘리퍼스로 각 샘플의 크기를 측정합니다.</li>
	<li>에폭시 접착제를 사용하여 샘플의 양쪽 끝에 있는 4개의 50mm x 25mm x 2mm 알루미늄 탭을 접착하여 응력 집중을 방지합니다.</li>
	<li>샘플 전면에 흰색 페인트를 얇게 뿌린 다음 검은색 반점을 뿌립니다.</li>
	<li>샘플을 인장 시험기의 클램프 중앙에 놓고 그림 3과 같이 이미지 획득 시스템을 설정합니다.</li>
	<li>변형률 데이터의 정확성을 보장하려면 샘플이 카메라 촬영 영역의 중앙과 수직 위치에 있도록 샘플의 위치를 변경합니다. 또한 카메라 초점 거리와 노출 속도를 조정하여 샘플의 스팟이 명확하게 기록되도록 합니다.</li>
	<li>인장 시험을 수행합니다. CONFIGURE TEST(테스트 구성)를 클릭합니다. 테스트 속도를 0.5mm/min으로 설정합니다. 시편 데이터(Specimen data)를 클릭합니다. 샘플의 측정 너비와 두께를 입력합니다. 시작을 클릭한 다음 현재 위치 수락을 클릭합니다. 로드 시간 데이터를 기록합니다.</li>
	<li>샘플을 꺼냅니다. 인장 시험 후 샘플의 형태를 기록합니다.</li>
	<li>결과의 반복성을 보장하기 위해 인장 시험을 5회 반복합니다.</li>
	<li>디지털 이미지 상관관계(DIC) 소프트웨어를 사용하여 인장 시험 중 샘플의 공칭 변형률을 측정합니다.</li>
	<li>[이미지 길이 배율 ]을 클릭하여 픽셀 길이를 보정하고 [참조 이미지]를 클릭한 다음 첫 번째 이미지를 참조 이미지로 선택합니다. [변형된 이미지]를 클릭하고 나머지 이미지를 변형 된 이미지 로 선택합니다. 그리기 도구(Drawing Tools) | 사각형을 선택하여 측정 영역을 선택합니다. 신율계(Exlaumeter )를 클릭하고 신율계의 길이를 100mm로 설정한 다음 Processing(처리) | 상관 관계를 시작합니다.</li>
	<li>하중을 단면적으로 나누어 공칭 응력을 구합니다.</li>
	<li>DIC 측정의 공칭 변형률과 인장 시험기의 공칭 응력을 결합합니다.</li>
	<li>변형-응력 곡선의 선형 세그먼트 기울기를 탄성 계수로 선택합니다. 인장력-시간 곡선의 피크 값을 강도로 선택합니다.</li>
	<li>탄성 계수와 샘플의 강도를 비교합니다.</li>
</ol>

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

저자는 이해 상충이 없습니다.

이 논문은 저렴한 비용으로 핸드 레이업 방법을 위한 두 가지 다른 제조 공정에 중점을 둡니다. 따라서 이 논문에서 신중하게 설명하기 위해 두 가지 제조 공정을 선택했는데, 이는 더 간단하고 마스터하기 쉬우며 투자 비용이 저렴하고 실험실 및 소규모 공장에서 재료 수정을 통한 생산에 적합합니다. 라미네이트를 경화하는 동안 높은 통합 압력은 고품질의 라미네이트 제조에 중요한 역할을 합?...

섬유 강화 고분자 복합재(FRP)는 섬유 보강재와 고분자 매트릭스 1,2,3을 혼합하여 제조된 고강도 재료의 일종입니다. 저밀도, 높은 비강성 및 강도, 피로 특성 및 우수한 내식성으로 인해 항공 우주 4,5,6, 건설 7,8, 자동차 9 및 해양 10,11 산업에서 널리 사용됩니다. 일반적인 합성 섬유에는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 섬유가 포함됩니다12. 이 논문에서는 조사를 위해 유리 섬유를 선택했습니다. 기존 강철에 비해 유리 섬유 보강 복합 라미네이트(GFRP)는 밀도가 1/3 미만으로 가볍지만 강철보다 더 높은 비강도를 달성할 수 있습니다.
FRP의 제조 공정에는 진공 보조 수지 전사 성형(VARTM)13, 필라멘트 권선(FW)14 및 프리프레그 성형이 포함되며 다른 많은 고급 제조 공정(15,16,17,18)이 포함됩니다. 다른 준비 공정과 비교할 때 습식 핸드 레이업/진공 백(WLVB) 공정은 간단한 장비 요구 사항과 복잡하지 않은 공정 기술을 포함하여 몇 가지 장점이 있으며 제품은 크기와 모양에 제한을 받지 않습니다. 이 공정은 자유도가 높으며 금속, 목재, 플라스틱 또는 폼과 통합될 수 있습니다.
WLVB 공정의 원리는 진공 백을 통해 더 큰 성형 압력을 가하여 준비된 라미네이트의 기계적 특성을 향상시키는 것입니다. 이 공정의 생산 기술은 마스터하기 쉽기 때문에 경제적이고 간단한 복합 재료 준비 공정입니다. 이 프로세스는 완전히 수동이며 준비 담당자의 기술에 큰 영향을 받습니다. 따라서 제품은 공극 및 고르지 않은 두께와 같은 결함이 발생하기 쉽고, 라미네이트의 품질과 기계적 특성이 불안정합니다. 따라서 라미네이트의 기계적 특성의 높은 안정성을 얻기 위해 WLVB 공정을 자세히 설명하고, 단계를 미세하게 제어하고, 재료 비율을 정량화해야 합니다.
대부분의 연구자들은 준정적 19,20,21,22,23 및 동적 거동 24,25,26,27,28 및 복합 재료의 특성 수정 29,30을 연구했습니다. 섬유와 매트릭스의 부피 분율 비율은 FRP 라미네이트의 기계적 특성에 중요한 역할을 합니다. 적절한 범위에서 섬유의 부피 분율이 높을수록 FRP 라미네이트의 강도와 강성을 향상시킬 수 있습니다. Andrew et al.31은 FDM(Fused Deposition Modeling) 적층 제조 공정으로 준비된 시편의 기계적 특성에 대한 섬유 부피 분율의 영향을 조사했습니다. 그 결과 섬유 부피 분율이 22.5%일 때 인장강도 효율이 최대에 도달하고, 섬유 부피 분율이 33%에 도달함에 따라 강도가 약간 향상되는 것을 관찰하였다. Khalid et al.32는 다양한 섬유 부피 분율을 가진 연속 탄소 섬유(CF) 강화 3D 프린팅 복합재의 기계적 특성을 연구했으며, 그 결과 섬유 함량이 증가함에 따라 인장 강도와 강성이 모두 향상되었음을 보여주었습니다. Uzay et al.33은 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)의 기계적 특성에 대한 세 가지 제조 방법(핸드 레이업, 압축 성형 및 진공 백 포장)의 효과를 조사했습니다. 라미네이트의 섬유 부피 분율과 공극을 측정하고 인장 및 굽힘 테스트를 수행했습니다. 실험은 섬유 부피 분율이 높을수록 기계적 특성이 더 좋다는 것을 보여주었습니다.
공극은 FRP 라미네이트에서 가장 흔한 결함 중 하나입니다. 공극은 강도, 강성 및 피로 저항과 같은 복합 재료의 기계적 특성을 감소시킵니다34. 공극 주위에 생성된 응력 집중은 미세 균열의 전파를 촉진하고 보강재와 매트릭스 사이의 계면 강도를 감소시킵니다. 내부 보이드는 또한 FRP 라미네이트의 수분 흡수를 가속화하여 계면 분리 및 성능 저하를 초래합니다. 따라서 내부 공극의 존재는 복합재의 신뢰성에 영향을 미치고 광범위한 적용을 제한합니다. Zhu et al.35 는 CFRP 복합 라미네이트의 정적 층간 전단 강도 특성에 대한 공극 함량의 영향을 조사한 결과, 0.4%에서 4.6% 범위의 공극 함량이 1% 증가하면 층간 전단 강도가 2.4% 저하됨을 발견했습니다. Scott et al.36 은 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 사용하여 정수압 하중 하에서 CFRP 복합 라미네이트의 손상 메커니즘에 대한 공극의 효과를 제시했으며 공극 수가 무작위로 분포된 균열 수의 2.6-5배임을 발견했습니다.
고품질의 신뢰할 수 있는 FRP 라미네이트는 오토클레이브를 사용하여 제조할 수 있습니다. Abraham et al.37 은 경화를 위해 1.2MPa의 압력으로 오토클레이브에 WLVB 어셈블리를 배치하여 저다공성, 고섬유 함량 라미네이트를 제조했습니다. 그럼에도 불구하고 오토클레이브는 크고 값비싼 장비이므로 상당한 제조 비용이 발생합니다. 진공 보조 수지 이송 공정(VARTM)은 오랫동안 사용되어 왔지만 시간 비용, 더 복잡한 준비 공정, 전환 튜브 및 전환 매체와 같은 더 많은 일회용 소모품 측면에서 한계가 있습니다. WL 공정과 비교하여 WLVB 공정은 저비용 진공 백을 통해 불충분한 성형 압력을 보상하고 시스템에서 과도한 수지를 흡수하여 섬유 부피 분율을 높이고 내부 기공 함량을 줄여 라미네이트의 기계적 특성을 크게 향상시킵니다.
이 연구는 WL 프로세스와 WLVB 프로세스의 차이점을 탐구하고 WLVB 프로세스의 세심한 프로세스를 자세히 설명합니다. 라미네이트의 섬유 부피 함량은 공식 방법으로 계산되었으며, 그 결과 WL 라미네이트의 섬유 부피 함량은 42.04 %인 반면 WLVB 라미네이트의 섬유 부피 함량은 57.82 %로 15.78 % 증가한 것으로 나타났습니다. 라미네이트의 기계적 특성은 인장 및 충격 시험으로 특징 지어졌습니다. 실험 결과 WLVB 공정으로 라미네이트의 강도와 탄성률이 각각 17.4% 및 16.35% 향상되고 비흡수 에너지가 19.48% 증가한 것으로 나타났습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>breather fabric</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>BR180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>drop-weight impact testing machine</td>
			<td>Instron</td>
			<td>9340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy matrix</td>
			<td>Axson Technologies</td>
			<td>5015/5015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass fiber</td>
			<td>Weihai Guangwei Composites</td>
			<td>W-9311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>non-porous release film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>R240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peel ply&#160;</td>
			<td>Sino Composite</td>
			<td>CVP200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>perforated released film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>R120-P3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>test machine</td>
			<td>ZwickRoell</td>
			<td>250kN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vacuum film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>GVB200</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring the mechanical properties of glass fiber reinforcement polymer composite laminates obtained by different fabrication processes

전통적인 습식 핸드 레이업 공정(WL)은 섬유 복합 라미네이트 제조에 널리 적용되었습니다. 그러나 성형 압력이 부족하여 섬유의 질량 분율이 감소하고 내부에 많은 기포가 갇혀 품질이 낮은 라미네이트(강성 및 강도가 낮음)가 됩니다. 복합 라미네이트 제조를 위한 습식 핸드 레이업/진공 백(WLVB) 공정은 진공 백을 사용하여 기포를 제거하고 압력을 제공한 다음 가열 및 경화 공정을 수행하는 기존의 습식 핸드 레이업 공정을 기반으로 합니다. 
기존의 핸드 레이업 공정과 비교하여 WLVB 공정으로 제조된 라미네이트는 더 나은 강도와 강성, 더 높은 섬유 부피 분율 및 더 낮은 공극 부피 분율을 포함하여 우수한 기계적 특성을 보여주며, 이는 모두 복합 라미네이트의 이점입니다. 이 프로세스는 완전히 수동이며 준비 담당자의 기술에 큰 영향을 받습니다. 따라서 제품은 공극 및 고르지 않은 두께와 같은 결함이 발생하기 쉽고, 라미네이트의 품질과 기계적 특성이 불안정합니다. 따라서 라미네이트의 기계적 특성을 보장하기 위해 WLVB 공정을 미세하게 설명하고, 단계를 미세하게 제어하고, 재료 비율을 정량화해야 합니다. 
이 논문은 직조 일반 패턴 유리 섬유 강화 복합 라미네이트(GFRP)를 제조하기 위한 WLVB 공정의 세심한 공정에 대해 설명합니다. 라미네이트의 섬유 부피 함량은 공식 방법을 사용하여 계산되었으며, 계산 결과 WL 라미네이트의 섬유 부피 함량은 42.04%인 반면 WLVB 라미네이트의 섬유 부피 함량은 57.82%로 15.78% 증가한 것으로 나타났습니다. 라미네이트의 기계적 특성은 인장 및 충격 시험을 사용하여 특성화되었습니다. 실험 결과 WLVB 공정으로 라미네이트의 강도와 탄성률이 각각 17.4% 및 16.35% 향상되고 비흡수 에너지가 19.48% 증가한 것으로 나타났습니다.

Fiber reinforced polymer composite (FRP) is a type of high-strength material manufactured by mixing fiber reinforcement and polymer matrixes1,2,3. It is widely used in the aerospace4,5,6, construction7,8, automotive9, and marine10,11 industries due to its low density, high specific stiffness and strength, fatigue properties, and excellent corrosion resistance. Common synthetic fibers include carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers12. Glass fiber was chosen for investigation in this paper. Compared to traditional steel, glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs) are lighter, with less than one-third of the density, but can achieve a higher specific strength than steel.
The preparation process of FRP includes vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM)13, filament winding (FW)14, and prepreg molding, in addition to many other advanced fabrication processes15,16,17,18. Compared to other preparation processes, the wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process has several advantages, including simple equipment requirements and uncomplicated process technology, and the products are not limited by size and shape. This process has a high degree of freedom and can be integrated with metal, wood, plastic, or foam.
The principle of the WLVB process is to apply greater forming pressure through vacuum bags to enhance the mechanical properties of the prepared laminates; the production technology of this process is easy to master, making it an economical and simple composite material preparation process. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to describe the WLVB process in detail, finely control steps, and quantify material proportion, in order to obtain a high stability of mechanical properties of laminates.
Most researchers have studied the quasi-static19,20,21,22,23 and dynamic behavior24,25,26,27,28, as well as the property modification29,30 of composite materials. The volume fraction ratio of fiber to matrix plays a crucial role in mechanical properties of FRP laminate. In an appropriate range, a higher volume fraction of fiber can improve the strength and stiffness of FRP laminate. Andrew et al.31 investigated the effect of fiber volume fraction on the mechanical properties of specimens prepared by the fused deposition modeling (FDM) additive manufacturing process. The results showed that when the fiber volume fraction was 22.5%, the tensile strength efficiency reached its maximum, and a slight improvement in strength was observed as the fiber volume fraction reached 33%. Khalid et al.32 studied the mechanical properties of continuous carbon fiber (CF)-reinforced 3D-printed composites with diverse fiber volume fractions, and the results showed that both tensile strength and stiffness were improved with the rise in fiber content. Uzay et al.33 investigated the effects of three fabrication methods-hand lay-up, compression molding, and vacuum bagging-on the mechanical properties of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP). The fiber volume fraction and void of the laminates were measured, tensile and bending tests were conducted. The experiments showed that the higher the fiber volume fraction, the better the mechanical properties.
Voids are one of the most common defects in FRP laminate. Voids reduce the mechanical properties of composite materials, such as strength, stiffness, and fatigue resistance34. The stress concentration generated around the voids promotes the propagation of micro-cracks and reduces the interface strength between reinforcement and matrix. Internal voids also accelerate the moisture absorption of FRP laminate, resulting in interface debonding and performance degradation. Therefore, the existence of internal voids affects the reliability of composite and restricts their wide application. Zhu et al.35 investigated the influence of void content on the static interlaminar shear strength properties of CFRP composite laminates, and found that a 1% increase in void content ranging from 0.4% to 4.6% led to a 2.4% deterioration in interlaminar shear strength. Scott et al.36 presented the effect of voids on damage mechanism in CFRP composite laminates under hydrostatic loading using computed tomography (CT), and found that the number of voids is 2.6-5 times the number of randomly distributed cracks.
High-quality and reliable FRP laminates can be manufactured by using an autoclave. Abraham et al.37 manufactured low-porosity, high-fiber content laminates by placing a WLVB assembly in an autoclave with a pressure of 1.2 MPa for curing. Nevertheless, the autoclave is a large and expensive piece of equipment, resulting in considerable manufacturing costs. Although the vacuum-assisted resin transfer process (VARTM) has been in use for a long time, it has a limit in terms of the time cost, a more complicated preparation process, and more disposable consumables such as diversion tubes and diversion media. Compared with the WL process, the WLVB process compensates for insufficient molding pressure through a low-cost vacuum bag, absorbing excess resin from the system to increase the fiber volume fraction and reduce the internal pore content, thereby greatly improving the mechanical properties of the laminate.
This study explores the differences between the WL process and the WLVB process, and details the meticulous process of the WLVB process. The fiber volume content of laminates was calculated by the formula method, and the results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of laminates were characterized by tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

다양한 제조 공정에서 얻은 유리 섬유 강화 고분자 복합 라미네이트의 기계적 특성 측정

표 1 은 섬유 부피 분율, 평균 두께 및 샘플의 제조 공정을 보여줍니다. G8-WLVB 및 G8-WL은 각각 진공 백 공정이 있거나 없는 습식 핸드 레이업으로 제조된 8겹 유리 직물로 구성된 라미네이트를 나타냅니다. 분명히, 진공 백 지원으로 라미네이트는 섬유 부피 분율이 15.78% 증가하고 평균 두께가 16.27% 감소합니다.
WLVB 및 WL 샘플의 인장 시험으로 얻은 변형률-응력 곡선?...

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이 논문은 습식 핸드 레이업/진공 백 방법을 사용하여 얻은 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합 라미네이트의 제조 공정을 설명합니다.

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

우리의 연구는 섬유 복합재의 계면 인성과 손상된 저항을 향상시키는 데 중점을 둡니다. 우리는 나노 입자를 통합하여 섬유 복합재의 손상된 저항을 개선하려고 노력하고 있습니다. 섬유 복합재 제조에서 가장 일반적인 문제 중 하나는 반복성이 부족하다는 것입니다.제조 깊이의 정밀한 제어와 재료 비율의 정량화를 통해 매우 안정적인 기계적 특성을 가진 라미네이트를 얻을 수 있습니다. 이 접근 방식은 다양한 배치에서 매우 반복적인 테스트 결과를 보장합니다. 복합 라미네이트를 제조하기 위한 eWLB 공정은 진공 백을 사용하여 기포를 제거합니다.다른 프로세스와 비교할 때 이 프로세스에는 많은 장점이 있습니다. 간단한 장비가 필요하고 복잡하지 않은 공정 기술이 필요하며 제품도 크기나 모양에 제한을 받지 않습니다.

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Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

Strength of Concrete

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1.1K 조회수.  Southern University of Science and Technology. 우리의 연구는 섬유 복합재의 계면 인성과 손상된 저항을 향상시키는 데 중점을 둡니다. 우리는 나노 입자를 통합하여 섬유 복합재의 손상된 저항을 개선하려고 노력하고 있습니다. 섬유 복합재 제조에서 가장 일반적인 문제 중 하나는 반복성이 부족하다는 것입니다.제조 깊이의 정밀한 제어와 재료 비율의 정량화를 통해 매우 안정적인 기계적 특성을 가진 라미네이트...

비디오: Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the forming pressure, the mass fraction of fiber is reduced and lots of air bubbles are trapped inside, resulting in low-quality laminates (low stiffness and strength). The wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process for the fabrication of composite laminates is based on the traditional wet hand lay-up process, using a vacuum bag to remove air bubbles and provide pressure, and then carrying out the heating and curing process. 
Compared with the traditional hand lay-up process, laminates manufactured by the WLVB process show superior mechanical properties, including better strength and stiffness, higher fiber volume fraction, and lower void volume fraction, which are all benefits for composite laminates. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of the preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to finely describe the WLVB process, finely control steps, and quantify material ratios, in order to ensure the mechanical properties of laminates. 
This paper describes the meticulous process of the WLVB process for preparing woven plain patterned glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs). The fiber volume content of laminates was calculated using the formula method, and the calculated results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of the laminates were characterized using tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

This paper describes a fabrication process for fiber-reinforced polymer matrix composite laminates obtained using the wet hand lay-up/vacuum bag method.

연구

공학

﻿Fabrication of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates by Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag (WLVB) Method

Fabrication of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates by Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag (WLVB) Method  

Begin by heating the glass fiber fabric at 60 degrees Celsius for eight hours. Then, paste an isolation film on the acrylic sheet to prevent the resin from bonding. Position the mold in the laying area.Gently mix the resin and hardener for five minutes before placing it in a vacuum chamber to remove air bubbles. Place a non-porous release film on the mold and secure it with tape. Then, lay one Peel Ply on the non-porous release film.Pour epoxy resin on the film and evenly distribute it throughout using a scraper. Next, ply the first fiber fabric on the resin. Roll the fabric with a naked roller to ensure bubble removal and complete resin infiltration into the fabric.Again, pour and evenly spread the resin on the fabric using a scraper and continue till all the fabric has been used. Place a Peel Ply on the fabric and manually remove air bubbles by scraping in one direction. Lay a perforated release film followed by a breather fabric.Position the suction channel and breathable pad to one side. Secure a circular heat-resistant tape with an acrylic sheet outside the mold and attach the vacuum bag at the top of the device to create a closed space. Apply vacuum for 10 hours at room temperature, then switch off the vacuum pump and maintain quiescence for 14 hours.Cure the laminates completely at 80 degrees Celsius for 16 hours before measuring the fiber volume fraction. Comparison of laminates fabricated by the wet hand layup method with and without the vacuum bag process revealed that the vacuum bag assistance, the fiber volume fraction of the laminates increased by 15.78%and their average thickness reduced to 2.11 millimeters.

WLVB(Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag) 방법에 의한 유리 섬유 강화 폴리머(GFRP) 복합 라미네이트 제조

Impact Property Characterization of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates

To begin the impact test of glass fiber reinforced polymer or GFRP composite laminates. Cut a set of 150 millimeter by 100 millimeter GFRP samples using a high precision cutting machine. Record the weight and size of each sample.Then mark the positions of the samples using positioning nails in their centers that the impactor can contact for every test. Fix the sample onto the impact support fixture using four rubber tips. Power on the drop hammer testing machine to conduct the impact test using a drop weight impact tower.After connecting it to the controller click home to do the beam reset and then click before test. Input the measurement thickness as 2.1 or 2.5 millimeters for WLVB or WL samples respectively. Set the additional mass to two kilograms and the impact energy to 10 joules.Click start to initiate the experiment. Record the impact response data such as force, deflection, and energy history. Remove the sample and document its morphology after the impact.Finally, calculate and compare the data of each sample. Great repeatability of the impact test was evident from the obtained force and absorbed energy curves of samples fabricated by WLVB and WL methods. The force time curve represented a typical non-piercing curve having a sine wave-like shape.The absorbed energy value increased first with the laminate absorbing and converting the impactor's kinetic energy into its internal energy. And then the value decreased over time as the laminate released elastic energy to rebound the impactor. The specific absorbed energy of the WLVB sample was larger than that of the WL sample.The WLVB laminates absorbed 19.48%more specific energy compared to the WL ones. Further, the higher impact energy absorption capacity of WLVB samples was confirmed by their relatively smaller damaged area.