journal article·2022-06Open access

Novel energy absorbent composites for crashworthiness applications

Marwa A Abd El-baky, Dalia A Hegazy, Mohamad A Hassan

Journal of Industrial Textiles· Volume 51· Issue 4_suppl

Abstract

Glass reinforced epoxy composite tubes filled with 1, 2, 3, and 4 wt. % of HNC, MC, Al 2 O 3 , SiO 2 , and SiC nanofillers were fabricated using wet-wrapping process by hand lay-up and tested under quasi-static axial loadings. Crashworthiness parameters and failure modes were recorded. Results indicated that EAC and the specimens’ failure modes are dominated by the type and wt. % of the embedded nanofillers. As compared to pristine glass/epoxy tubes, an enhancement of 230.42, 243.30, 286.43, and 336.12% in the absorbed energy ( U) was attained by the addition of 1, 2, 3, and 4 wt. % of HNC, respectively. An improvement of 21.93, 87.35, 225.99, and 318.07% in U was achieved by the inclusion of 1, 2, 3, and 4 wt. % of MC, respectively. An enhancement of 17.66, 51.63, and 71.94% in U was reported by the integration of 1, 2, and 3% of nano-Al 2 O 3 . Whilst a reduction of 31.16% was noticed for 4 wt. % of nano-Al 2 O 3 . The incorporation of nano-SiO 2 and nano-SiC exhibits a reduction in U of the fabricated tubes. Composites filled with 4 wt. % of HNC has the highest load carrying capacity and EAC of 32.75 kN and 1110.84 J, respectively. So, they seem to be the best appropriate choice for energy absorbing elements. Glass/epoxy composite tubes filled with HNC, MC, and Al 2 O 3 show outstanding energy absorption characteristics. However, specimens filled with SiO 2 and SiC nanofillers are ineffective in the crashworthiness applications.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Cellular and Composite Structures · Natural Fiber Reinforced Composites · Structural Behavior of Reinforced Concrete

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Mechanical Design and Production Engineering Department, Zagazig University, Zagazig, Egypt

Bilbis Higher Institute of Engineering (BHIE), Bilbis, Sharqia, Egypt

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.compscitech.2009.06.02010.1016/j.compscitech.2009.06.020 ↗
2. 10.1016/j.engstruct.2011.09.02010.1016/j.engstruct.2011.09.020 ↗
3. 10.1016/j.tws.2014.07.00410.1016/j.tws.2014.07.004 ↗
4. 10.1007/s11340-015-9994-310.1007/s11340-015-9994-3 ↗
5. 10.1007/s40430-017-0747-310.1007/s40430-017-0747-3 ↗
6. 10.1002/pc.2459710.1002/pc.24597 ↗
7. 10.1016/j.tws.2017.12.01710.1016/j.tws.2017.12.017 ↗
8. 10.1016/j.tws.2019.10626110.1016/j.tws.2019.106261 ↗
9. 10.1080/13588265.2017.141033810.1080/13588265.2017.1410338 ↗
10. 10.1007/s40430-020-02475-310.1007/s40430-020-02475-3 ↗
11. 10.1016/S0261-3069(97)00098-810.1016/S0261-3069(97)00098-8 ↗
12. 10.1177/002199830203600716410.1177/0021998302036007164 ↗
13. 10.1115/1.310075810.1115/1.3100758 ↗
14. 10.1016/S0263-8231(98)00030-510.1016/S0263-8231(98)00030-5 ↗
15. 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.14310.1016/j.conbuildmat.2018.04.143 ↗
16. 10.1016/j.compositesa.2021.10644210.1016/j.compositesa.2021.106442 ↗
17. 10.1021/am405136s10.1021/am405136s ↗
18. 10.1016/j.ijmecsci.2016.06.00510.1016/j.ijmecsci.2016.06.005 ↗
19. 10.1016/j.matdes.2011.04.04110.1016/j.matdes.2011.04.041 ↗
20. 10.1177/152808371877597810.1177/1528083718775978 ↗
21. 10.1016/j.jmatprotec.2007.03.05910.1016/j.jmatprotec.2007.03.059 ↗
22. 10.1177/152808372091834810.1177/1528083720918348 ↗
23. 10.1177/152808372091834810.1177/1528083720918348 ↗
24. 10.1016/j.ijmecsci.2017.11.03910.1016/j.ijmecsci.2017.11.039 ↗
25. 10.1016/j.compscitech.2018.03.00910.1016/j.compscitech.2018.03.009 ↗
26. 10.1177/152808371987447910.1177/1528083719874479 ↗
27. 10.1111/j.1151-2916.1998.tb02293.x10.1111/j.1151-2916.1998.tb02293.x ↗
28. 10.1016/j.progpolymsci.2013.05.00910.1016/j.progpolymsci.2013.05.009 ↗
29. 10.1016/j.polymertesting.2020.10659510.1016/j.polymertesting.2020.106595 ↗
30. 10.1016/j.compscitech.2012.05.00510.1016/j.compscitech.2012.05.005 ↗
31. 10.1016/j.compstruct.2013.09.06010.1016/j.compstruct.2013.09.060 ↗
32. 10.1016/j.compositesb.2015.03.01710.1016/j.compositesb.2015.03.017 ↗
33. 10.1016/j.compositesb.2018.01.02110.1016/j.compositesb.2018.01.021 ↗
34. 10.1016/j.jmrt.2019.11.00610.1016/j.jmrt.2019.11.006 ↗
35. 10.1016/j.proeng.2011.04.12910.1016/j.proeng.2011.04.129 ↗
36. Pradeep C · Compos Structures · 2012 · 94 · 195910.1016/j.compstruct.2012.01.003 ↗
37. 10.1088/1757-899X/40/1/01201010.1088/1757-899X/40/1/012010 ↗
38. 10.1016/j.matdes.2013.02.04110.1016/j.matdes.2013.02.041 ↗
39. 10.1080/13588265.2012.74597510.1080/13588265.2012.745975 ↗
40. 10.1177/109963621351249710.1177/1099636213512497 ↗
41. 10.4236/ojcm.2014.4402210.4236/ojcm.2014.44022 ↗
42. 10.1016/j.ijimpeng.2016.05.01210.1016/j.ijimpeng.2016.05.012 ↗
43. 10.1016/j.eurpolymj.2016.10.04810.1016/j.eurpolymj.2016.10.048 ↗
44. 10.1016/j.proeng.2016.12.05510.1016/j.proeng.2016.12.055 ↗
45. 10.1016/j.piutam.2017.06.02210.1016/j.piutam.2017.06.022 ↗
46. 10.1007/s42114-019-00089-510.1007/s42114-019-00089-5 ↗
47. Kumar AP. Energy Absorption Performance of Nano Filler Reinforced Polymer Composites for Crashworthiness Applications 2020
48. 10.1177/095440622094226710.1177/0954406220942267 ↗
49. 10.1088/1757-899X/1057/1/01201810.1088/1757-899X/1057/1/012018 ↗
50. 10.1177/152808372199792710.1177/1528083721997927 ↗
51. 10.1177/089270571775102210.1177/0892705717751022 ↗
52. 10.1016/j.compositesb.2019.10727710.1016/j.compositesb.2019.107277 ↗
53. 10.1007/s12221-020-9725-y10.1007/s12221-020-9725-y ↗
54. 10.1002/pc.2582310.1002/pc.25823 ↗
55. 10.1007/s12221-021-0570-410.1007/s12221-021-0570-4 ↗
56. 10.1016/j.matdes.2010.07.03110.1016/j.matdes.2010.07.031 ↗
57. 10.1016/j.compositesb.2011.06.00110.1016/j.compositesb.2011.06.001 ↗
58. 10.1016/j.compositesb.2012.08.01710.1016/j.compositesb.2012.08.017 ↗
59. 10.1177/089270571880512710.1177/0892705718805127 ↗
60. 10.1007/s12221-021-0192-x10.1007/s12221-021-0192-x ↗
61. 10.1007/s12221-021-0656-z10.1007/s12221-021-0656-z ↗
62. 10.1080/10667857.2018.145402210.1080/10667857.2018.1454022 ↗
63. 10.1080/03602559.2017.132072410.1080/03602559.2017.1320724 ↗
64. 10.1016/j.dt.2018.04.00410.1016/j.dt.2018.04.004 ↗
65. 10.1177/073168441245661210.1177/0731684412456612 ↗
66. 10.1016/j.compstruct.2004.04.07810.1016/j.compstruct.2004.04.078 ↗
67. 10.1016/j.matdes.2013.12.00910.1016/j.matdes.2013.12.009 ↗
68. 10.1016/j.compstruct.2019.11100410.1016/j.compstruct.2019.111004 ↗
69. Laban O · J Nat Fibers · 2016 · 13 · 726
70. 10.17576/jsm-2020-4909-1810.17576/jsm-2020-4909-18 ↗
71. 10.1002/pc.2569910.1002/pc.25699 ↗
72. 10.1016/j.matdes.2014.02.03110.1016/j.matdes.2014.02.031 ↗
73. 10.1016/j.compositesb.2020.10821710.1016/j.compositesb.2020.108217 ↗
74. 10.1016/j.matdes.2013.04.01410.1016/j.matdes.2013.04.014 ↗
75. 10.1016/j.matdes.2014.06.00110.1016/j.matdes.2014.06.001 ↗
76. 10.1016/j.compstruct.2006.04.05110.1016/j.compstruct.2006.04.051 ↗
77. 10.1016/j.compositesb.2012.04.01210.1016/j.compositesb.2012.04.012 ↗
78. 10.1016/j.proeng.2015.05.07810.1016/j.proeng.2015.05.078 ↗
79. 10.1016/j.polymertesting.2016.11.00510.1016/j.polymertesting.2016.11.005 ↗
80. 10.1177/002199831666187010.1177/0021998316661870 ↗
81. 10.1177/002199831664484710.1177/0021998316644847 ↗
82. 10.1177/109963621879269310.1177/1099636218792693 ↗
83. 10.1007/s11340-013-9724-710.1007/s11340-013-9724-7 ↗
84. 10.1016/j.compscitech.2009.04.01610.1016/j.compscitech.2009.04.016 ↗
85. 10.1016/j.mspro.2014.07.11510.1016/j.mspro.2014.07.115 ↗
86. 10.1016/j.compositesb.2017.01.00310.1016/j.compositesb.2017.01.003 ↗
87. 10.1177/073168441876321810.1177/0731684418763218 ↗
88. 10.1016/j.tws.2007.07.01810.1016/j.tws.2007.07.018 ↗
89. 10.1016/j.compstruct.2020.11291010.1016/j.compstruct.2020.112910 ↗
90. 10.1016/j.compstruct.2011.10.01010.1016/j.compstruct.2011.10.010 ↗
91. 10.1177/09636935140230020310.1177/096369351402300203 ↗
92. 10.1177/152808372096073510.1177/1528083720960735 ↗
93. 10.1016/j.compositesb.2017.07.04510.1016/j.compositesb.2017.07.045 ↗
94. 10.1016/j.ijadhadh.2007.03.00510.1016/j.ijadhadh.2007.03.005 ↗
95. 10.1016/j.matdes.2011.07.07010.1016/j.matdes.2011.07.070 ↗
96. 10.1016/S0734-743X(99)00036-610.1016/S0734-743X(99)00036-6 ↗
97. 10.1016/S0009-2614(03)00187-810.1016/S0009-2614(03)00187-8 ↗
98. 10.1016/j.polymer.2007.08.03510.1016/j.polymer.2007.08.035 ↗
99. 10.1016/j.polymer.2008.09.02710.1016/j.polymer.2008.09.027 ↗
100. 10.1016/S0966-9795(01)00008-510.1016/S0966-9795(01)00008-5 ↗