Хүчтүүн бүтэцтүүдийн хувьд нэг чиглэлт карбон-дасан предпрег яагаад идэал вэ?

Хөрсний үр дүнгийн үзүүлэлт: 25% жинтэй, цамхагтай харьцуулахад 35 өндөр таталцлын хүчтэй

Нүүрсний улаан тугалга, ялангуяа нэг чиглэлд хэлбэртэй нь маш том механик давуу талыг агуулсан материалын өндөр ангилалд ордог. Тэдгээр нь нэг чиглэлд байдаг тул өндөр чанартай зэстэй харьцуулахад 3-5 дахин их хүчтэй бөгөөд зөвхөн 1/4 жинтэй байдаг. Энэ гайхалтай хүч чадал жингийн харьцаа нь бүтцийн тэсвэртэй байдлыг сааруулахгүйгээр илүү хөнгөн бүтэцтэй болж байна. Энэ нь ялангуяа нисэх онгоцны сансрын болон автомашины үйлдвэрлэлд маш чухал ач холбогдолтой бөгөөд хэдхэн килограмм нь хэрэглэж буй шатахууны хэмжээ, системийн зайд хүрч болох зайд, системийн нийт гүйцэтгэлд ялгаатай байдаг. Тооноос харахад, жирийн төмрийн цайрын хавтгай нь 400-600 МПа-ийн эрсдэлтэй байдаг. Харин нэг чиглэлд зориулсан нүүрсний улаан тугалга нь ASTM D3039 стандартын дагуу 1,500-2500 МПа хүртэл тэсвэртэй байдаг.

Волокнын чиглэлт физик: Хамгийн өндөр тэнхлэгийн модуль ба хамгийн бага давхарга хоорондын хүрзлүүр алдагдлыг хэрхэн постулувать

Нүүрсний улаан тугалга нэг чиглэлд нийцсэн тул хамгийн их хатуу байх нь тэдгээр нь ямар ч ургамал эсвэл буруу байрлалд орохгүй гэсэн үг юм. Энэ шугамаар байрлуулсан нүүрстөрөгчийн улаан тугалга нь зэвсгийн модулыг 30-50 хувиар нэмэгдүүлнэ. Тиймээс урт чиглэлд хэрэглэгддэг хүчний 95 гаруй хувь нь цацрагийн хүчнээс алдагдахгүй, эсвэл цацрагийн их хэмжээтэй газарт үүсэх асуудал үүсэхгүйгээр цацрагийн чиглэлд хэрэглэгддэг хүчний 95 гаруй хувь нь цацрагийн материал руу чөлөөтэй өнгөрдөг. Энэ бол "Боинг 787" онгоцны салхины сэлбэгтэй ижил нөхцөл байдал юм. Урт, бүрэн нийцсэн хавтан бүрхүүлтэй барилгын тусламжтайгаар бүх хүчин хүчнүүд нь нисэх онгоцны үйл ажиллагааны нислэгүүдээр тасралтгүй, тасралтгүй байх нь баталгаажсан байдаг. Энэ нь материалд талын сацаг үүсэхээ зогсоож, олон удаагийн ажиллагаанд ядарсан ч гэсэн онолын чангарсан байдал гэж нэрлэдэг зүйлээ хадгална.

Бүтцүүдийн үр дүнтэй бүтэц: Дүүрэн ачаалал дамжуулж буй хэрэглээсүүдэд ачаалал дамжуулж буй замын сонгож хийсэн төсөл

Зарчим: Нэг чиглэлт нүүрхүүр угтварын хувьд нарийн ачаалал дамжуулж буй замын инженерийн шийдлүүдийг хангаж буй нүүрхүүр угтвар

Нэг чиглэлт нүүрхүүр угтвар нь нэг чиглэлт нүүрхүүр волокноос ачаалал дамжуулж буй замыг бараг гүнзгийн төсөлд хийхийн төлөө анхны угтвар технологиудын нэг юм. Түүн дээр суурилан бид бүтцүүдийн төсөл, инженерийн уламжлалт хязгааруудаас хол гарах боломжтой. Нэг чиглэлт угтварууд нь хөндлөн давхарга оролцоогүй материал бүтцүүдийг үүсгэхийг хүлээлтүүд, харин хөндлөн давхарга оролцоо нь напряжение төвлөрүүлж буй шинж чанаруудын боломжийг арилгаж, материалдын хүчирхүүлүүдийг хасаж буй. Түүн дээр суурилан төсөлд дараах давуу талууд оролцооноо, гэтгүй түүнд хамаарах давуу талууд нь дараах:

1. Тасралтгүй волокноор шууд, саадгүй тэнхлэг ачаалал дамжуулалт. Хоорондын давхарга хөдөлгөөний алдагдалгүй.
2. Нүүрхүүр бүтцүүдийн сул зангилаа ("нүүрхүүр зүүдлүүр"-т үүсгэсэн зангилаа) зүүдлүүрт бүтцүүдэд байхгүй.
3. Хүч үргэлжлэх нь дасан зохицох бүрхүүл ээлжитлэлийн тусламжтайгаар нарийн геометрийн дагуулах чадвартай тул саатуулагдахгүй.

Үүний үр дүнд, Prepreg технологи нь хувцас хуримтлагдсан композитээс 50% хүртэл илүү хатуу байдлыг хангах чадвартай бөгөөд ижил төстэй гүйцэтгэлтэй материалны хэмжээг 30% -иар бууруулах боломжийг олгодог. Энэ нь нисэх онгоц, авто спортын болон иргэний дэд бүтцийн хэрэглээгээр батлагдсан.

Боинг 787 бөмбөгийн салхины тэсрэлт, гүүрний дээврийн бэхжүүлэлт

Boeing 787 хөлгийн гол хүчлэг бүтэц (спар) дээр нислэгт үүсдэг нугаламуур ба хүрхүрлэх хүчнүүдийг шингээх зориулалтаар түүний урт дагуу нэд-чиглэлт предрег материал ашиглах нь бүтцийн жинг ойролцоогоор 1,8 метрик тонн хөнгөрүүлж, деталейн усталт амьдралыг 300% иар нэмж үзүүлдэг. Түүнчлэн, хүнд түүнхүүр мостуудад мостын хавтгайг бүтээхдээ нэд-чиглэлт предрег аргыг ашиглан хөдөлгөөнөөс үүсдэг хөдөлгөөнүүдийн гүйдлийг хянах ба түүнхүүр дээрх хүчлэлтийг багасгах зорилгоор хэрэглэдэг. Энэ арга нь хуучин гангаас харьцуулахад оройн хүчлэлтийг ойролцоогоор 60% багасгадэг. Аэрокосмос ба иргэний бүтэц инженерийн эдгээр шинэ үзэл бүтцийн материалын үр дүнтэй ашиглалтыг үргэлжлүүлж, хатуу аюулгүй бүтэц дүрэмжүүдийн хүрээнд үлдүүлж буй.

Бүтцийн хүчлэлтийн харьцуулалт: Нэд-чиглэлт ба тавсны нүүрт карбон фибер предрег

Нугаламуур хатуулагийн давуу тал: Нэд-чиглэлт 22–35% (ASTM D7264 дагуу)

ASTM D7264 шинжилгээний үр дүнд үндэслэн, нигүйлт нүүрхийн нүүрхийн өмнөд хуудас нь түүний зүүд хуудаснаас 22–35 хувийн илүү хатуу бөглөртүүр чадвар үзүүлдэг. Энэ нь нигүйлт нүүрхийн нүүрхийн өмнөд хуудасны волокнууд нь композитын дагуу бүх замыг туулж, ачааллын дамжуулалтад саад үүсгэхгүй бөглөртүүр чадвар үзүүлдэгт оршдог, харин зүүд композитын тохиолдолд ачааллын дамжуулалт зүүд «хугарал»-д хүрч саад үүсгэдэг. Хүнд хүчний төвд хүчдүүр чадвар шаардагдах хэрэглээсүүлд нигүйлт (UD) нүүрхийн нүүрхийн өмнөд хуудас онцгой тохиромжтой, жишээ нь авиацийн салбарт илүү хатуу драйв шафт шаардагдах тохиолдолд. Хангалттай хатуу материал нь бөглөртүүр чадвар үзүүлдэг, үр дүнг сайжруулдэг, мөн хэрэглэх материалдын хэмжээг багасгаж, хөнгөн байдлыг хангидэг. Ингэж инженерүүд хамгийн мөчирдүүр бүтэцтүүр хэрэглээсүүлд ийм төрлийн материалыг сонгож байдаг.

Чухал хоёр талаас үүсгэх тааруулалт шинжилгээ: Дуудалтад төвд хүчдүүр чадвар ба делиминированийн төвд хүчдүүр чадвар

Нэг чиглэлд зориулсан загвар нь хувцас өмсөгчгүй хүчээр зургийн хүчтэй байдаг бол зөөврийн нүүрсний нэг чиглэлд зориулсан загвар нь илүү сайн цохилт, гэмтэл эсэргүүцэл, деламийн эсэргүүцлийг өгдөг. Тогтогдсон цүнхэд ойртож буй хутгалын хүчний багассан нь материалын хальтын боломжийг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч нэг чиглэлд давхарсан загварын материал нь давхаргын давхаргын давхаргын давхаргын талын өргөн хальсанд цохилт энергийг саатуулах хандлагатай бөгөөд найргийн төвлөрөл өндөр байдаг бөгөөд энэ нь халдвар авсан давхаргын эрт давхаргалах эрсдлийг нэмэгдүүлэх ханд Мотоциклийн хальс, биеийн бэхжүүлгийн тавилга, автомашины бумпер системийн зэрэг примитив композитын загварыг бүтээхэд, хувцаслагдсан ламинат композитыг илүүд үздэг байж болох бөгөөд энэ нь тоо хэмжээний эсвэл үнэ цэнэ дээр суурилсан арга зүйг бодвол, функцийн загва

Ирээдүйд зориулсан оптималжуулалт, загварын уян хатан байдал

Геометрийн болон үйлчилгээний нөхцөл нь тодорхой, онцлог шаардлагыг хангахад нэг чиглэлд ашигладаг нүүрстөрөгчийн улаан тугалганы загвар нь ачааг тээвэрлэх бүтцийг чөлөөтэй болгодог. Иймээс уян хатан байдал нь бүтцийн ачаалал, нарийн төвөгтэй асуудлаар бодит орчныг золиослоогүйгээр өндөр зэрэглэлийн эцсийн уян хатан байдлыг бүтээдэг.

Орон нутгийн дарамтын дахин хуваарилалт, салгалтын байршуулал

Орон нутгийн төвлөрсөн, дахин хуваарилсан Prepreg ply байршуулалт нь шинэ хэлбэрийн композитуудыг нэвтрүүлэхэд хамгийн их хэрэглэгддэг арга болж, хатуу болон өнцөг Prepreg байршуулалт болсон. Өнгөрсөн жил хэвлэгдсэн Composites Design Handbook-д хүчтэй композитын материалууд нь нэг адил хүчтэй композитын ламинат болон препрегүүдээс 15-30%-ийн гүйцэтгэлийг сайжруулах чадвартай бөгөөд илүү болохыг харуулж байна. Бүрхэл нь холбооны хувьд илүү багасдаг бөгөөд давхаргын салгал нь урьдчилсан хэлбэрийн бүрэлдэхүүн материалын тодорхойлогдсон дарамтын дор холбооны хувьд баталгаажуулагддаг. Одоогийн байдлаар олон төрлийн загварыг төсөөллийн дагуу бүтээхгүй, харин физикийн зарчмаар дэмжигдсэн технологийн шинэ дэвшил амжилтын шинэ, тодорхой тодорхойлогч юм.

Инженерийн шинэ боломж: Хяналттай анизотроптой нэг чиглэлтэй хибрид нүүрстөрөгчийн улаан тугалганы ламинат

Нэг чиглэлд байрлах давхаргын загвар нь тодорхой ачаалалтай тохиолдолд гайхалтай гүйцэтгэл үзүүлнэ, гэхдээ бусад бүх чиглэлд тэдний сул тал нь эдгээр системийн эргэн тойронд зохион бүтээх инженерүүдэд асуудал үүсгэдэг. Титаний сүлжээ, арамидын хуудас, одоо алдартай нано-г сайжруулсан найрсаг зэрэг бусад материал нь хагалгаанд тэсвэртэй, бүр үндсэн зүгт хатуу (хоёрхон 95%) байдаг. Үр дүнд нь энерги татаж авах хагалганы чухал үйл явдлын үеэр болон дараа бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг бүрэн алдаж болзошгүй боломжийг нь бууруулах чадвартай. Бүтээлч байдлын бүрэн алдагдалгүйгээр олон огийн ачааллыг тэвчиж чаддаг учраас эдгээр загваруудыг хамгийн дэвшилтэт онгоц, EV батарейн өрөөнд түгээмэл болгосон байна. Энэ нь хямд хэрэглээний бүтцийн найдвартай байдлыг хангахын тулд шаардлагатай гүйцэтгэлийн түвшин юм.

Нэг чиглэлтэй нүүрсний талбай нь өндөр чанартай зэсээс 3-5 дахин өндөр, энэ төрлийн зэсээс 1⁄4 жинтэй.

Нүүрсний шил нь нүүрсний шил материалын хатууд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Харбонын волокнүүд нь нэг чиглэлд төвтгөршүүлсэн үед хатуушин нь нэмэгддэг, учир нь бүчдүүлэлт ба хазайлт багасдаг, ийнхүү төвтгөршүүлсэн хувилбарын хувьд тэнхлэгийн модуль 30–50% нэмэгддэг.

Унитиглийн харбонын волокнүүдийн үрэлзүүр (препрег) яагаад агаарын болон иргэний инженерийн салбарт илүү дуртай?

Унитиглийн харбонын волокнүүд инженерүүдэд анхны хүчний шугамд нийцүүлж, волокнүүдийн байрлалыг сонгож, системийн жинг багасгаж, бүтцүүдийн үр ашигт байдлыг нэмэгдүүлж өгдөг.

Унитиглийн ба орчлонгийн харбонын волокнүүдийн хооронд хатуушин, хүчдүүлэлтэнд төвтгөршүүлэлт, нугалмуйн хатуушин хувьд ямар ялгаа байдаг?

Унитиглийн харбонын волокнүүд илүү нугалмуйн чадварыг үзүүлдэг, мөн нэг чиглэлд илүү хатуу байдаг, харин орчлонгийн харбонын волокнүүд хүчдүүлэлтэнд илүү төвтгөршүүлэлт үзүүлдэг, ийнхүү нэг чиглэлд хатуушин шаардагдах хэрэглээсүүдэд орчлонгийн волокнүүд илүү тохиромжтой.

Гибрид унитиглийн харбонын волокнүүдийн давуу тал юу вэ?

Нэг чиглэлийн хибрид ламинат нь эвдэрлийн эсэргүүцлийг сайжруулсан, бусад бүх зүйл ижил байх үедээ бараг бүх эхний хатуу байдлыг хадгалдаг, нэг чиглэлийн ламитатгаас таталцлага болон цохилт хоёулаа илүү сайн гүйцэтгэлтэй композитыг бий болгохын тулд бусад материалуудыг