ຈัดເລຽງວັດສະດຸ UD prepreg ໄປຕາມທິດທາງຂອງຄວາມເຄັ່ນເຄີຍເພື່ອປະສິດທິພາບທີ່ດີຂຶ້ນ.

ເຫດໃດຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບເຊີງກົນຈັກຂອງວັດສະດຸ UD prepreg ຂຶ້ນກັບທິດທາງຂອງຄວາມເຄັ່ນເຄີຍ:

ການແຈກຢາຍແຮງຂອງວັດສະດຸ UD prepreg ທີ່ມີຄຸນສົມບັດບໍ່ເທົ່າທຽມກັນ:

ເສັ້ນໄຍຄາບອນຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ມາຕຣິກຊ໌ໂປລີເມີເປັນສ່ວນປະກອບຫຼັກຂອງ prepreg. ໃນຂະນະທີ່ເສັ້ນໄຍເຮັດໃຫ້ prepreg ມີຄວາມແຂງແຮງໃນການດຶງ (tensile strength) ແລະ ຄວາມແຂງ (stiffness) ສູງຫຼາຍຕາມທິດທາງຂອງເສັ້ນໄຍ, prepreg ຈະສູນເສຍຄວາມແຂງແຮງສ່ວນໃຫຍ່ເມື່ອມີການເອົາແຮງເຂົ້າຕາມທິດທາງທີ່ຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ້ງຕັ......

ກົດເກນຂອງການປະສົມອະທິບາຍວ່າວັດສະດຸປະສົມຈະສາມາດບັນລຸຄວາມແຂງແຮງໄດ້ຫຼາຍປານໃດ. ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງກົດເກນຂອງການປະສົມຂຶ້ນກັບການຈັດເລີຽງເສັ້ນໃຍໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບແຮງດັນ. ໃນເວລາສ່ວນຫຼາຍ, ມຸມຂອງການຈັດເລີຽງນີ້ມີຄວາມເບົາບາງຫຼາຍ ເຮັດໃຫ້»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»......

ການຈັດເລີຽງທີ່ເກືອບເປັນເອກະລັກ ດ້ວຍມຸມຕ່ຳສຸດທີ່ 0° ສາມາດບັນລຸຄວາມແຂງແຮງທີ່ທິດສະດີຂອງເສັ້ນໃຍ-ມາຕຣິກຊ໌. ແຕ່ຖ້າການຈັດເລີຽງບໍ່ດີ, ເຊັ່ນ: ມຸມ 10°, ຄວາມແຂງແຮງທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ຈະຫຼຸດລົງຢ່າງຮຸນແຮງ ແລະ ການນຳໃຊ້ຄວາມແຂງແຮງຂອງເສັ້ນໃຍຈະບໍ່ເກີນ 70%. ການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ມາຕຣິກຊ໌ເກີດການລົ້ມສະລາຍໃນການເຄື່ອນທີ່ແບບເຄື່ອນເທິງ (shear) ແລະ ແຮງດຶງ (tensile stress) ໃນວັດສະດຸປະສົມທີ່ມີການຈັດເລີຽງເສັ້ນໃຍບໍ່ດີ, ເຊັ່ນ: ວັດສະດຸທີ່ມີການນຳໃຊ້ຄວາມແຂງແຮງຕ່ຳກວ່າ 30%. ການຈັດເລີຽງທີ່ບໍ່ດີສາມາດນຳໄປສູ່ການສູນເສຍຄວາມແຂງແຮງຕ່າງໆໃນເສັ້ນໃຍ, ເຊັ່ນ: ການຄືດ (buckling) ແລະ ການແຍກຊັ້ນ (delamination).

» ຄວາມສາມາດໃນການຮັບແຮງຂອງ UD prepreg ແມ່ນຖືກປະເມີນຕໍ່າຢ່າງຮຸນແຮງ ແລະ ສາມາດມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງໂຄງສ້າງ. ການທົດສອບໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ຊັ້ນ composite ທີ່ມີ UD prepreg ຈັດເລຽງໃນທິດທາງທີ່ຮັບຄວາມເຄັ່ນຕື່ນຫຼາຍທີ່ສຸດ ມີຄວາມຕ້ານທານຫຼາຍຂຶ້ນ 32% ເມື່ອທຽບກັບຊັ້ນທີ່ໃຊ້ວິທີຈັດເລຽງແບບທຳມະດາ ແລະ ວັດສະດຸ composite. ການຈັດເລຽງ UD prepreg ໃຫ້ຢູ່ໃນສະຖານທີ່ທີ່ຖືກຕ້ອງ ແລະ ໃນເວລາທີ່ຖືກຕ້ອງ ຈະມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຫຼາຍທີ່ສຸດ. ລະບົບການຈັດວາງອັດຕະໂນມັດທີ່ທັນສະໄໝໃນປັດຈຸບັນ ສາມາດຈັດວາງເສັ້ນໄຍດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງສູງສຳລັບແຕ່ລະຊັ້ນຂອງ UD prepreg. ແຕ່ລະຊັ້ນຈະຖືກຈັດວາງອີງຕາມຂໍ້ມູນຄວາມເຄັ່ນ (strain) ລ່າສຸດ. UD prepreg ຈຶ່ງຖືກຈັດເລຽງໃຫ້ເຂົ້າກັບລະບົບການຕອບສະຫນອງທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ສຸດ.

ຍຸດທະສາດສຳລັບການອອກແບບສຸດທ້າຍທີ່ດີທີ່ສຸດ ຂອງການຈັດເລຽງ prepreg ພ້ອມກັບທິດທາງຄວາມເຄັ່ນ

ການອັດຕະໂນມັດການຈັດວາງເສັ້ນໄຍ (AFP) ດ້ວຍການຈັດການ Tensor ຄວາມເຄັ່ນ

ດ້ວຍລະບົບ AFP, ແຜ່ນທາງເສັ້ນໄຍທີ່ຖືກປະມວນຜົນແລ້ວ (UD prepreg tapes) ຈະຖືກຊີ້ນຳໃຫ້ຕາມເສັ້ນທາງຂອງຄວາມເຄັ່ນຕຶງຫຼັກໃນຂະນະທີ່ປູກ (laying process), ເນື່ອງຈາກລະບົບເຫຼົ່ານີ້ຈະແຈງຄ່າພາລາມິເຕີ S ຂອງຄວາມເຄັ່ນຕຶງຫຼັກໃນເວລາຈິງຜ່ານການວິເຄາະເອລີເມັນຕ໌ຈຳກັດ (FEM). ລະບົບ AFP ສາມາດເຮັດໃຫ້ທິດທາງຂອງເສັ້ນໄຍມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງເຖິງ ±0.1°, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດພາດໃນການຈັດເສັ້ນໄຍໃຫ້ຢູ່ຕາມເສັ້ນທາງທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດຕໍ່ການຮັບແຮງ. ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ເສັ້ນໄຍມີການປັບປຸງໃນເວລາຈິງເຖິງແມ່ນວ່າຈະຢູ່ໃນຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນ, ເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍວັດຖຸດິບ prepreg ຫຼຸດລົງ 29%. ຜົນປະໂຫຍດຂອງລະບົບນີ້ຖືກຢືນຢັນເພີ່ມເຕີມ, ເນື່ອງຈາກການຈັດເສັ້ນໄຍຕາມຄວາມເຄັ່ນຕຶງທີ່ມີການຊີ້ນຳຈາກລະບົບ AFP ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີການປັບປຸງຄວາມແຂງແຮງຂຶ້ນ 31% ເມື່ອທຽບກັບການອັດຕະໂນມັດ quasi-isotropic (QI) ທີ່ຖືກນຳໃຊ້ໃນແບບຈຳລອງຂອງແຂວງປີກເຮືອບິນ.

ການອອກແບບ Prepreg ທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ສົມດຸນ

ການອອກແບບ Prepreg ທີ່ມີປະສິດທິພາບດຸນດ່ຽງແມ່ນເປັນການສ້າງຄວາມດຸນດ່ຽງຜ່ານ Prepreg UD ທີ່ອີງໃສ່ styrene ເຊິ່ງຈັດເລີຍງຢູ່ໃນທິດທາງຂ້າມ (transverse) ຄວາມດຸນດ່ຽງນີ້ຕັ້ງຢູ່ຕາມເສັ້ນເວົ້າທາງເລຂາຄະນິດທີ່ກິນເວລາສັ້ນທີ່ສຸດເທິງເສັ້ນເວົ້າດັ່ງກ່າວໃນບ່ອນຫຼໍ່ (mold) ລະບົບ Prepreg ເຫຼົ່ານີ້ ເຊິ່ງໃຊ້ Prepreg UD ທີ່ອີງໃສ່ styrene ຮ່ວມກັບເນື້ອຜ້າທີ່ຈັດເລີຍງໃນທິດທາງຂ້າມ ສາມາດກຳຈັດບັນຫາການເກີດຊ່ອງຫວ່າງ (bridging discontinuities) ໄດ້ ລະບົບ Prepreg ປະເພດລູກປົ້ນ (hybrids) ເຫຼົ່ານີ້ມີປະໂຫຍດຕໍ່ລະບົບໂຄງສ້າງທີ່ຮັບແຮງເມື່ອຖືກນຳໃຊ້ໃນບ່ອນຫຼໍ່ທີ່ມີຄວາມບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງທາງເລຂາຄະນິດທີ່ເດັ່ນຊັດ

ການຢືນຢັນຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຈັດເລີຍງ Prepreg UD: ຈາກການຈຳລອງໄປສູ່ຜົນໄດ້ຮັບທາງໂຄງສ້າງໃນໂລກຈິງ

ການສຶກສາຕົວຢ່າງ: ການປັບປຸງຄວາມແຂງແຮງໃນການດຶງ (Tensile Strength) ເຖິງ 32% ໃນສ່ວນແຂວງປີກ (Wing Spar) ຂອງຍານອາວະກາດ ໂດຍໃຊ້ Prepreg UD ທີ່ຈັດເລີຍງຕາມທິດທາງຂອງແຮງ (Stress-Aligned UD Prepreg)

ໂຄງການດ້ານອາວະກາດທີ່ໃໝ່ທີ່ສຸດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄຸນຄ່າຂອງການຈັດຕັ້ງວັດສະດຸ UD prepreg ດ້ວຍວິທີການຈຳລອງເພື່ອຖ່າຍໂອນປະສິດທິຜົນທາງທິດສະດີໄປເປັນປະໂຫຍດດ້ານໂຄງສ້າງທີ່ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຈາກການທົດສອບໃນສະພາບການຈິງ. ວຽກງານທຳອິດສຳລັບວິສະວະກອນແມ່ນການອອກແບບການວິເຄາະອົງປະກອບຈຳກັດ (FEA) ທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ ແລະ ການແຜນທີ່ເຊີນເຄີທີ່ເກີດຈາກການໃຊ້ງານໃນສ່ວນຂອງກະດູກປີກ (wing spar) ເພື່ອກຳນົດບ່ອນທີ່ແຮງດຶງ (tensile loads) ແລະ ແຮງຕັດ (shear loads) ຈະເກີດຂຶ້ນຫຼາຍທີ່ສຸດ. ວຽກງານຕໍ່ໄປແມ່ນການນຳໃຊ້ເຕັກນິກການຈັດວາງເສັ້ນໄຍອັດຕະໂນມັດ (AFP) ເພື່ອຈັດວາງເທບ prepreg ທີ່ມີເສັ້ນໄຍທິດດຽວ (unidirectional prepreg tapes) ໃຫ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດ ±3° ຕໍ່ທິດທາງທີ່ຖືກກຳນົດວ່າເປັນທິດທາງທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ການຮັບແຮງ. ສິ່ງນີ້ເປັນການປ່ຽນແປງໃນການອອກແບບຈາກການຈັດວາງແບບ quasi-isotropic ທີ່ໃຊ້ມາແຕ່ເດີມ ເຊິ່ງມີຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງກັບທິດທາງການຮັບແຮງໃນບ່ອນທີ່ສຳຄັນຫຼາຍກວ່າສິບສອງອົງສາ. ການທົດສອບໃນສະພາບການຈິງໄດ້ຢືນຢັນວ່າການອອກແບບນີ້ມີຄວາມແຂງແຮງສູງສຸດຕໍ່ການດຶງ (ultimate tensile strength) ເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍກວ່າ 32% ແລະ ມີອາຍຸການໃຊ້ງານຕໍ່ການເກີດຄວາມເຄີຍເຄີຍ (fatigue life) ເພີ່ມຂຶ້ນ 41% ໃນຈຳນວນວຟັງ 100,000 ວຟັງ. ການທົດສອບດັ່ງກ່າວໄດ້ຮັບການສະເໜີເພີ່ມເຕີມ ແລະ ປະສົມປະສານຢ່າງດີດ້ວຍການທີ່ບໍ່ມີການແຍກຊັ້ນລະຫວ່າງໜ້າສຳພັດ (interfacial delamination) ເຊິ່ງເປັນບັນຫາທີ່ເກີດຂຶ້ນເຖິງແມ່ນວ່າການຈັດວາງເສັ້ນໄຍຈະບໍ່ຖືກຕ້ອງໃນວັດສະດຸ laminates ສ່ວນຫຼາຍ. ເປົ້າໝາຍຂອງການສຶກສານີ້ແມ່ນເພື່ອຢືນຢັນວ່າ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງໜ້າສຳພັດ (interfacial relationships) ຈາກແບບຈຳລອງທາງຄອມພິວເຕີເຖິງການຈັດວາງ prepreg ທີ່ມີເສັ້ນໄຍທິດດຽວ (unidirectional prepreg) ທີ່ຖືກທິດນຳໂດຍແຮງ (stress-directed) ນັ້ນມີປະໂຫຍດສູງໃນການຍົກສູງການມີສ່ວນຮ່ວມທີ່ເລືອກໄດ້ຈາກໜ້າສຳພັດ.

ຖາມ-ຈອບ

1. UD prepreg ແມ່ນຫຍັງ?

ວັດສະດຸປະກອບທີ່ຖືກເຄືອບລ່ວງໜ້າແບບທິດທາງດຽວ (UD prepreg) ແມ່ນຜົນໄດ້ຮັບຈາກການເສີມແຂງດ້ວຍເສັ້ນໃຍກາໂບນທີ່ຈັດເລຽງໃນທິດທາງດຽວ (ຕົວຢ່າງ: ເສັ້ນໃຍກາໂບນ) ໂດຍທີ່ເສັ້ນໃຍແລະເຮືອນເຄືອບ (resin) ໄດ້ຖືກປະສົມເຂົ້າກັນແລ້ວ ແລະ ຖືກເຄືອບລ່ວງໜ້າເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸປະກອບ.

2. ການຈັດເລຽງເສັ້ນໃຍໃນ UD prepreg ມີຄວາມສຳຄັນປານໃດ?

ການຈັດເລຽງເສັ້ນໃຍມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງຕໍ່ປະສິດທິພາບທາງດ້ານກົນໄກທີ່ດີຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຍັງຊ່ວຍຄວບຄຸມຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດສະດຸ ແລະ ໃຫ້ຄວາມແຂງແຮງສູງສຸດ ແລະ ການເສີມແຂງທີ່ດີທີ່ສຸດແກ່ວັດສະດຸ.

ຄຳຖາມທີ 3: ການຈັດວາງເສັ້ນໃຍອັດຕະໂນມັດ (Automated Fiber Placement) ສາມາດປັບປຸງ UD prepreg ໃນທາງໃດ?

ຄຳຕອບທີ 3: ການຈັດວາງເສັ້ນໃຍອັດຕະໂນມັດເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸມີຄວາມແຂງແຮງ ແລະ ປະສິດທິພາບດີຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກການຈັດເລຽງທີ່ເໝາະສົມກັບທາງທີ່ແຮງເຄື່ອນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຂີ້ເຫຍື້ອໜ້ອຍລົງ ແລະ ປະສິດທິພາບດີຂຶ້ນ. ສິ່ງນີ້ບັນລຸໄດ້ຜ່ານການແຜນທີ່ເຄືອບຄວາມເຄັ່ນ (stress tensor mapping) ໃນເວລາຈິງ.

ຄຳຖາມທີ 4: ທ່ານສາມາດອະທິບາຍກົດເກນຂອງການປະສົມ (Rule of Mixtures) ໄດ້ບໍ?

A4: ກົດເກນຂອງການປະສົມແມ່ນວິທີການທີ່ອະທິບາຍຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດສະດຸປະສົມ ແລະ ຂຶ້ນກັບສ່ວນໃຫຍ່ກັບຂະໜາດທີ່ເສັ້ນໃຍເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບທິດທາງຂອງຄວາມເຄັ່ງຕຶງ.

Q5: ໃນການຜະລິດວັດສະດຸປະສົມ, hybrid UD prepreg ໝາຍເຖິງຫຍັງ?

A5: ໃນການຜະລິດວັດສະດຸປະສົມ, hybrid UD prepreg ໝາຍເຖິງການນຳໃຊ້ UD prepreg ຮ່ວມກັບຜ້າສອງທິດທາງ ຫຼື ສາມທິດທາງເພື່ອບັນລຸຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການຜະລິດ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງທີ່ຄວບຄຸມທິດທາງໄດ້ດີຂຶ້ນ ໂດຍເປັນພິເສດໃນຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນ ຫຼື ເປັນວົງ.