Уравните препрег дуж правца стреса за бољу перформансу.

Зашто УД Препрег механичка ефикасност зависи од правца стреса:

Анизотропска УД Препрег расподела оптерећења:

Непрекидна угљенична влакна и полимерска матрица су главни састојци препрег-а. Док влакна омогућавају препрегу да има веома високу чврстоћу на истезање и крутост дуж правца влакана, препрег губи већину своје чврстоће када се оптерећења примењују перпендикуларно на правцу влакана. Када се оптерећења примењују дуж правца влакана, губитак чврстоће дуж правца влакана је мање забрињавајући. Међутим, када се оптерећења примењују перпендикуларно на влакна, матрица препрег губи велику количину чврстоће, што узрокује неуспех матрице и доводи до пуцања и деламинације. Међутим, велика количина стреса се налази у матрици препрег када се оптерећења примењују само 5° од осе, а на 15° од осе, матрица препрег губи више од 40% своје чврстоће. Ово екстремно анизотропно понашање зависи од усклађивања оптерећења у односу на правцу влакана. Тако, у великој мери, избор дизајна и конструктивне перформансе зависе од усклађивања влакана и правца главних оптерећења.

Правило мешавина објашњава колико чврстоће композитни материјал може постићи. Тачност правила мешавина зависи од усклађења влакана са стресом. У већини случајева, угао изређења је тако мали да се већи део потенцијала влакана не користи. Правило мешавина може објаснити негативан исход композита са лошим равнавањем влакана/матрице због фактора равнања.

Скоро савршен успоред са минималним углом од 0° може постићи теоријску чврстоћу матрице влакана. Међутим, са лошим поравнањем, као што је 10 °, потенцијал чврстоће је озбиљно смањен и коришћење чврстоће влакана неће дати више од 70%. Студије су показале неуспех матрице у сечењу и напетости у композитима са мање од оптималног поравнања влакана, као што су оне са употребом чврстоће испод 30%. Лоша изређивање може довести до различитих губитака чврстоће у влакна као што су нагињење и деламинације.

Потенцијал чврстоће UD препрег је озбиљно потцењен и може имати значајан утицај на конструктивне перформансе. Тестирање је показало да композитни слојеви са УД препрег-ом који је у складу са највећим проценом стреса имају 32% већу отпорност од оних са конвенционалним слојевима и композитним материјалом. УД препрег је на правом месту у право време има највећи утицај на перформансе. Модерни аутоматски системи постављања омогућавају прецизно постављање влакана за сваки слој УД препрег. Сваки слој је постављен на основу најновијих података о стресу. УД препрег се усклађује са најинтелигентнијим системима одговора.

Стратегије за оптималну коначну конструкцију препрег усклађивања са стреснијим пољима

Автоматизовано постављање влакана (АФП) манипулацијом тензором стреса

Користећи системе АФП, УД препрег траке се воде дуж основних траекторија стреса током процеса полагања, јер системи мапирају главне С-параметре стреса у реалном времену кроз анализу коначних елемената (ФЕМ). AFP системи оптимизују оријентације влакана са резолуцијом од ± 0,1°, смањујући маржу грешке у поравнању пукова влакана дуж оптималних путева оптерећења. Они постижу оптимизацију валаца влакана у реалном времену дуж потенцијално сложених геометрија, што резултира смањењем отпада препрег материјала за 29%. Предност система је додатно потврђена, с обзиром на то да је показано да је усавршавање стреса под вођством АФП-а постигло 31% побољшање у односу на крутост квазиизотропних (КИ) аутоматизација које су примењене на исти дизајн прототипа крила ави

Избалансирани дизајн препрег

Дизајнови препрег са уравнотеженом перформансом су они који конструишу равнотежу кроз UD препрег на бази стирена распоређен у попречној просек. Ова равнотежа се налази дуж геометријских крива које се протежу на најкраћи растојање преко крива у калупу. Ови системи препрег, који користе UD препрег на бази стирена у комбинацији са попречним тканинама, уклањају прекиде у премости. Ови хибридни системи препрег нуде предност системима структуре оптерећења када се имплементирају у калупе са значајним геометријским прекидима.

Валидација УД Препрег усклађивања: од симулације до структурних исхода из стварног света

Студија случаја: 32% побољшање чврстоће за вучење у ваздухопловном крилу са спором са стресом у складу са UD Prepreg

Најновији пројекат у ваздухопловству показао је вредност симулационог уравњавања UD препрег у преносу теоријске ефикасности у теренски валидиране структурне користи. Први задатак инжењера био је дизајнирање високоверне анализе коначних елемената (ФЕА) и мапирање оперативних тензора за оптерећење на криловој шперци како би се утврдило где ће се проћи већина тежег и ширног оптерећења. Следећи задатак био је да се користи аутоматизовано постављање влакана (АФП) и поставе једносмерне препрег траке да буду у оквиру ± 3 ° од сматраних критичних правца оптерећења. Ово је представљало промјену дизајна од старог квази-изотропског слојања који је имао просечно више од дванаест степени неправилног усклађивања у критичним секцијама. Тестирање у стварном свету потврдило је да дизајн има више од 32% коначне чврстоће на истезање, заједно са 41% повећањем трајања уморности на 100K циклусима уморности. Испитивање је подстакло и допунило недостатак интерфејс-деламинације која није успела у усаглашавању већине ламината. Намерана је студија да потврди да су односи интерфејса од рачунарског модела до следећег у стресном усмереном једносмерном постављању препрег, имају високу корисност за побољшање интерфејса селектибилних доприноса.

Питање и одговори

1. у вези са Шта је УД препрег?

Једнонаправни преимпрегнирани композит (УД препрег) је резултат једнонаправног угљенског појачања (тј. угљенског влакана) који има влакно смолу у матрици консолидовану и преимпрегнирану у композит.

2. Уколико је потребно. Колико је критичан равнац влакана у UD препрег?

Поређење влакана је изузетно важно за већу ефикасност механике, што такође помаже у контроли чврстоће материјала, поред пружања максималне чврстоће и појачања материјала.

П3: На који начин аутоматизовано постављање влакана побољшава УД препрег?

О3: Автоматизовано постављање влакана доводи до боље чврстоће и перформанси због оптимизованог усклађивања са путевима оптерећења, што узрокује мање отпада и бољу перформансу. Ово се постиже мапирањем тензора стреса у реалном времену.

П4: Можете ли објаснити правило мешавина?

А4: Правило мешавина је методологија која описује чврстоћу композита и у великој мери се ослања на степен до кога се влакна директно корелишу са правцем стреса.

П5: У производњи композита, шта значи хибридни УД препрег?

А5: У производњи композитних материјала, хибридна УД препрег подразумева употребу УД препрег-а поред би- или триоксијалних ткива како би се боље постигла производња и контролисана правна чврстоћа, посебно у сложеним или закривљеним облицима.