EN
Неге UD прегрептің механикалық тиімділігі кернеу бағытына тәуелді:
Анизотропты UD прегрептің жүктемені таратуы:
Препрегтің негізгі құрамды бөліктері — үздіксіз көміртекті талшықтар мен полимерлік матрица. Талшықтар препрегке талшықтар бағыты бойынша өте жоғары созылу беріктігі мен қаттылығын береді, алайда жүктемелер талшықтар бағытына перпендикуляр бағытта әсер еткенде препрегтің көп бөлігі беріктігін жоғалтады. Жүктемелер талшықтар бағыты бойынша әсер еткенде талшықтар бағыты бойынша беріктіктің жоғалуы азғантай мәселеге айналады. Алайда жүктемелер талшықтар бағытына перпендикуляр бағытта әсер еткенде препрег матрицасы өте көп беріктікті жоғалтады, ол матрицаның қиратылуына, трещиналардың пайда болуына және қабаттардың бөлінуіне әкеледі. Дегенмен, жүктемелер тек 5°-қа осьтен тыс бағытталған кезде препрег матрицасында үлкен кернеу пайда болады, ал 15°-қа осьтен тыс бағытталған кезде препрег матрицасы өзінің беріктігінің 40%-дан астамын жоғалтады. Бұл шамадан тыс анизотроптық әрекет талшықтар бағытына қатысты жүктеменің бағытына тәуелді. Сондықтан, құрылымдық орындалу мен конструкциялық сипаттамалар негізінен талшықтардың бағыты мен негізгі жүктемелердің бағытына тәуелді.
Араласу ережесі композиттік материалдың қаншалықты беріктікке ие болуын түсіндіреді. Араласу ережесінің дәлдігі кернеуге қатысты талшықтардың бағытталуына тәуелді. Көбінесе талшықтардың бағытталу бұрышы өте аз болады, сондықтан талшықтардың потенциалдық мүмкіндіктерінің көп бөлігі пайдаланылмайды. Араласу ережесі талшық/матрица бағытталуының нашар болуы салдарынан композиттердің теріс нәтижелерін түсіндіре алады, себебі ол бағытталу коэффициентіне негізделген.
Талшықтар мен матрицаның 0°-тық минималды бұрышта шамамен идеалды бағытталуы олардың теориялық беріктігін қамтамасыз етеді. Алайда, бағытталу нашар болса (мысалы, 10°), беріктік потенциалы қатты төмендейді және талшық беріктігінің пайдаланылуы 70%-дан аспайды. Зерттеулер талшықтардың бағытталуы оптималды емес композиттерде (мысалы, беріктік пайдаланылуы 30%-дан төмен болған жағдайда) матрицаның ығысу және созылу кернеуінде қиратылуын көрсеткен. Бағытталудың нашар болуы талшықтардағы әртүрлі беріктік жоғалтуларға, мысалы, иілу мен қабаттардың бөлінуіне әкелуі мүмкін.
UD пре-прегінің беріктік потенциалы айтарлықтай төмен бағаланады және бұл конструкциялық өнімділікке маңызды әсер етуі мүмкін. Сынақ нәтижелері көрсеткендей, UD пре-прегі стресс әсерінің ең жоғары пайызына бағытталған композит қабаттары қалыпты маршрутты қабаттау мен композит материалдары бар қабаттарға қарағанда 32% көп кедергі көрсетеді. UD пре-прегі дәл қажетті уақытта дәл қажетті орында болса, оның өнімділікке әсері ең жоғары болады. Қазіргі заманғы автоматтандырылған орналастыру жүйелері әрбір UD пре-прегі қабаты үшін дәл талшық орналастыруды қамтамасыз етеді. Әрбір қабат соңғы деформация деректері негізінде орналастырылады. UD пре-прегі ең ақылды жауап беретін жүйелермен сәйкес келеді.
Стресс өрістері бойынша пре-прегі орналастырудың оптималды соңғы дизайн стратегиялары
Стресс тензорын басқару арқылы талшықты орналастыруды автоматтандыру (AFP)
AFP жүйелерін пайдаланған кезде UD прегрегтік ленталар шектік кернеу траекториялары бойынша орналастыру процесінде бағытталады, өйткені жүйелер шектік кернеу S-параметрлерін шектік элементтер әдісі (FEM) арқылы нақты уақытта карталауға қабілетті. AFP жүйелері талшықтардың бағыттарын ±0,1° дәлдікпен оптималдайды, нәтижесінде талшық шоғырының оптималды жүк траекториялары бойынша орналасуындағы қате шегі азаяды. Олар талшық шоғырын потенциалды күрделі геометриялар бойынша нақты уақытта оптималдайды, нәтижесінде прегрегтік материалдардың қалдығы 29% азаяды. Жүйенің артықшылығы одан әрі расталады, өйткені AFP бағытталған кернеу туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы туралы т......
Тепе-теңдік қасиеттері бар прегрегтік дизайндар
Тепе-теңдікті сақтайтын өнімділік предпрег дизайндары — бұл стиролдық бірбағытты предпрегтерді көлденең бағытта орналастыру арқылы геометриялық теңестіруді қамтамасыз ететін дизайндар. Бұл тепе-теңдік форма тәрізді қалыпқа құйылатын беттің ең қысқа қашықтықтағы қисықтары бойынша жүзеге асады. Стиролдық бірбағытты предпрегтер мен көлденең мата қосымшаларын қолданатын бұл предпрег жүйелері көпіршік тәрізді үзілістерді жояды. Бұл гибридті предпрег жүйелері геометриялық үзілістері айтарлықтай болатын қалыптарға қолданылған кезде күштік конструкциялық жүйелерге артықшылық береді.
Бірбағытты предпрегтердің дәл орналасуын растау: Модельдеуден нақты әлемдегі конструкциялық нәтижелерге дейін
Жағдай зерттеуі: Кернеуге бағытталған бірбағытты предпрегтерді қолдану арқылы авиациялық қанаттың қанат құрылымындағы созылу беріктігінің 32% артуы
Ең соңғы әуе-ғарыш жобасы теориялық тиімділікті нақты қолданыста тексерілген конструкциялық артықшылықтарға айналдыруда симуляцияға негізделген UD прегрегтің орналасуының маңызын көрсетті. Инженерлердің бірінші тапсырмасы — жоғары дәлдікті шекті элементтер әдісі (ШЭӘ) жобасын құру және қанаттың арқалығындағы жұмыс кезіндегі кернеу тензорларын карталау арқылы созылу мен жанасу күштерінің негізінен қай бағытта өтетінін анықтау болды. Келесі тапсырма — автоматтандырылған талшық орналастыру (АТО) технологиясын қолданып, бірбағытты прегрегтік ленталарды критикалық жүктеу бағыттарына ±3° ішінде орналастыру болды. Бұл жобалаудың қазіргі заманғы квази-изотропты қабаттасуға негізделген әдеттегі тәсілінен ауысуын білдірді, ол критикалық бөліктерде орта есеппен он екіден астам градусқа сәйкессіздік берді. Нақты әлемдегі сынақтар жобаның шынығу шегінен аса 32%-ға артық болғанын, сонымен қатар 100 мың циклдық циклдардағы қайталанған жүктеу кезіндегі қызмет ету мерзімінің 41%-ға артқанын растады. Сынақтар интерфейстік делиминирлену жоқтығымен қосымша негізделді және толықтырылды, бұл көптеген қабаттасқан материалдардың орналасуын бұзған болатын. Зерттеудің мақсаты — есептеу моделінен стресс бағытындағы бірбағытты прегрегті орналастыруға дейінгі интерфейстік қатынастардың интерфейстік таңдалатын үлестерді арттыруда жоғары пайдалылығын растау.
Сұрақтар мен Жауаптар
1. UD prepreg дегеніміз не?
Бірбағытты алдын ала ылғалданған композит (UD prepreg) — бұл бірбағытты көміртектік арматура (яғни, көміртектік талшық), оның талшықтары матрицадағы шайырмен біріктірілген және композитке алдын ала ылғалданған.
2. UD prepreg-те талшықтардың бағытталуы қаншалықты маңызды?
Талшықтардың бағытталуы механикалық әсердің тиімділігін арттыру үшін өте маңызды, сонымен қатар материалдың беріктігін бақылауға, сондай-ақ материалға максималды беріктік пен күшейтуге ықпал етеді.
Сұрақ 3: Автоматтандырылған талшық орналастыру UD prepreg-ті қандай жағдайларда жақсартады?
Жауап 3: Автоматтандырылған талшық орналастыру жүктеме бағыттарымен оптималды бағытталу арқасында беріктікті және өнімділікті жақсартады, нәтижесінде шығын азаяды және өнімділік жақсарып, нақты уақытта қозғалыс кернеуінің тензоры картасы арқылы қол жеткізіледі.
Сұрақ 4: Араласымдар ережесін түсіндіре аласыз ба?
A4: Араласымдар ережесі — композиттің беріктігін сипаттайтын әдіс, ол негізінен талшықтардың кернеу бағытымен тікелей байланысына негізделеді.
С5: Композитті өндіруде гибридтік UD дайындама дегеніміз не?
Ж5: Композитті өндіруде гибридтік UD дайындама — өндірістің жақсартылуы мен бақыланатын бағыттық беріктікті, әсіресе күрделі немесе иілген пішіндерде, қол жеткізу үшін UD дайындаманың қосымша екі- немесе үшосьтық мата қолданылуын білдіреді.