Προβολές: 0 Συγγραφέας: Επεξεργαστής ιστότοπου Χρόνος δημοσίευσης: 2025-06-12 Προέλευση: Τοποθεσία
Η συμπιεστική απόδοση της ενίσχυσης από υαλοβάμβακα επηρεάζεται εύκολα από τον λόγο διαστάσεων και οι κρίσιμες συνθήκες για τη συντριβή της αποτυχίας και της αποτυχίας διαίρεσης σχετίζονται στενά με τις ιδιότητες των υλικών και την κατανομή του στρες. Το παρακάτω είναι μια συγκεκριμένη ανάλυση:
1 、 Ο μηχανισμός επιρροής της αναλογίας διαστάσεων στην απόδοση της συμπιεστικής
Ο λόγος διαστάσεων (λ, που ορίζεται ως ο λόγος του αποτελεσματικού μήκους ενός συστατικού προς την ελάχιστη ακτίνα περιστροφής της διατομής του) αποτελεί βασικό παράγοντα που επηρεάζει την απόδοση της ενίσχυσης του υαλοβάμβακα και ο μηχανισμός δράσης του είναι ο εξής:
Κυρίαρχος αστάθειας
Euler λυγίζει κρίσιμη τάση: Καθώς αυξάνεται ο λόγος διαστάσεων, η κρίσιμη τάση του Euler λυγίζει (σ _cr = π ² e/(λ ²)) μειώνεται έντονα. Για παράδειγμα, όταν το λ αυξάνεται από 40 σε 80, το σ _cr μειώνεται από περίπου 125 MPa σε 31 MPa (υποθέτοντας E = 40 GPa), η οποία είναι πολύ χαμηλότερη από τη συμπιεστική αντοχή των ινών γυαλιού (συνήθως 300-500 MPa).
Η αλλαγή λειτουργίας της αποτυχίας: Οι σύντομες ράβδοι (λ <50) αντιμετωπίζουν κυρίως την αποτυχία συντριβής, ενώ οι μακριές ράβδοι (λ> 80) υφίστανται αποτυχία λυγισμού λόγω αστάθειας. Η πραγματική χωρητικότητα έδρασης είναι μόνο 10% -30% της αντοχής του υλικού.
Μη ομοιομορφία της κατανομής του στρες
Επίδραση τελικού περιορισμού: Κάτω από την αξονική συμπίεση, η συγκέντρωση του στρες εμφανίζεται στην περιοχή τελικού περιορισμού της μακράς ενίσχυσης και η εγκάρσια επέκταση της μεσαίας περιοχής παρεμποδίζεται λόγω της επίδρασης του Poisson, σχηματίζοντας ένα μη ομοιόμορφο πεδίο στρες.
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΛΟΓΗΣ: Η απόσταση μεταξύ των επιφανειών των θραύσματος μειώνεται με την αύξηση του λ, με αποτέλεσμα μια σταδιακή μείωση της ικανότητας έδρασης.
Ενίσχυση ανισοτροπίας υλικού
Αδύναμη πλευρική απόδοση: Η αντοχή στη διάτμηση της πλευρικής διάτμησης της ενίσχυσης υαλοβάμβακα (περίπου 30-50 MPa) είναι μόνο το 1/10 της αξονικής αντοχής συμπιεστικής. Καθώς αυξάνεται ο λόγος διαστάσεων, η αντίφαση μεταξύ των πλευρικών απαιτήσεων περιορισμού και των ιδιοτήτων των υλικών εντείνεται.
Διεπαφόρος επιτάχυνση: Η αποσύνδεση της διασύνδεσης μεταξύ των ινών και της μήτρας σε μεγάλες ράβδους επεκτείνεται από τοπικές σε συνολικά, μειώνοντας τη συνολική δυσκαμψία συμπίεσης.
2 、 κρίσιμες συνθήκες για τη συντριβή και τη διάσπαση της αποτυχίας
1.
Μηχανισμός ενεργοποίησης: Εμφανίζεται όταν η αξονική τάση συμπίεσης υπερβαίνει το όριο μικροδομής ρουλεμάν της γυάλινης ίνας.
Κρίσιμη κατάσταση:
Κατάσταση στρες: σ _ αξονική ≥ σ _ συμπιεστικό στέλεχος (300-500 MPa).
Καταστροφικά χαρακτηριστικά: θραύση δέσμης ινών, κατακερματισμός μήτρας, με επίπεδο ολίσθησης διάτμησης 45 ° σε διατομή, συνοδευόμενη από έντονο θόρυβο.
Περιορισμός αναλογίας λεπτότητας: Συνήθως εμφανίζεται σε σύντομες ράβδους με λ <50, όπου το φαινόμενο αστάθειας μπορεί να αγνοηθεί.
2. Αποτυχία διάσπασης
Μηχανισμός ενεργοποίησης: Εμφανίζεται όταν η πλευρική τάση εφελκυσμού υπερβαίνει τη δύναμη συγκόλλησης διεπαφής ινών ή την αντοχή εφελκυσμού του υλικού.
Κρίσιμη κατάσταση:
Κατάσταση στρες: σ _transverse ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) ή τ _interface ≥ τ _ond_strend (10-20 MPa).
Χαρακτηριστικά ζημιών: Πολλαπλές παράλληλες ρωγμές παράγονται κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης, με μια διατομή 'και συνοδεύεται από ξεφλούδισμα της μήτρας.
Ζώνη ευαισθησίας του λόγου διαστάσεων: Όταν 50 <λ <80, η πιθανότητα αποτυχίας διαίρεσης αυξάνεται σημαντικά λόγω της επίδρασης σύζευξης της αστάθειας και των πλευρικών περιορισμών.
3 、 Κριτήρια για τον εντοπισμό καταστροφικών τρόπων
Με βάση την αναλογία διαστάσεων λ και τις παραμέτρους απόδοσης υλικού, μπορούν να δημιουργηθούν κριτήρια διάκρισης τρόπου αποτυχίας:
Κριτήρια για τον εντοπισμό καταστροφικών τρόπων
Συντριβή και καταστροφή λ ≤ λ _cr1 (περίπου 50) και σ _ Axial ≥ σ _Compressive_strend
Χωρίς διάσπαση: λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (περίπου 80) και σ _transverse ≥ σ _tensile_strend ή τ _interface ≥ τ _ond_strend
Αποτυχία λυγισμού λ> λ _cr2 και σ _ Axial <σ _cr (Euler Critical Stress)
4 、 Προτάσεις εφαρμογών μηχανικής
Σύντομος σχεδιασμός ενίσχυσης (λ ≤ 50):
Βασικός έλεγχος της αντοχής συμπιεστικής υλικού, χρησιμοποιώντας μήτρα ρητίνης υψηλού συντελεστής (e ≥ 50 GPa) για την ενίσχυση της ικανότητας κατά της αστάθειας.
Προτείνετε μια διαμέτρου διατομής ≥ 20 mm για να αποφύγετε την τοπική σύνθλιψη.
Σχεδιασμός ενίσχυσης μεσαίου μήκους (50 <λ 80):
Τόσο η αντοχή σε θλίψη όσο και η πλευρική απόδοση συγκράτησης πρέπει να επαληθευτούν ταυτόχρονα. Συνιστάται η χρήση ενίσχυσης οπλισμού από ίνες άνθρακα ή επιφανειακής αγωγιμότητας.
Το ελάχιστο πάχος προστατευτικού στρώματος είναι ≥ 2,5 φορές η διάμετρος του ενισχυτικού υλικού για να αποφευχθεί η διάσπαση και η επέκταση.
Σχεδιασμός μακράς ενίσχυσης (λ> 80):
Πρέπει να διεξάγεται επαλήθευση σταθερότητας ή πρέπει να χρησιμοποιείται μια σύνθετη δομή της ενίσχυσης υαλοβάμβακα από υαλοβάμβακα.
Περιορίστε την αναλογία διαστάσεων προς λ ≤ 100 για να αποφύγετε την κυρίαρχη αποτυχία του Euler.
5 、 ερευνητικά σύνορα
Multiscale Simulation: Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο σύζευξης πεπερασμένων στοιχείων μοριακής δυναμικής, αποκαλύψτε τον ανταγωνιστικό μηχανισμό μεταξύ του κατάγματος ινών και της διεπιφανειακής απομάκρυνσης.
Ευφυής παρακολούθηση: Αναπτύξτε ένα σύστημα παρακολούθησης του στελέχους που βασίζεται σε σχάρες Fiber Bragg για να παρέχετε προειδοποίηση σε πραγματικό χρόνο για πρώιμα σημάδια διαχωρισμού και ζημιών.
Νέο υλικό μήτρας: ανέπτυξε μια αυτοθεραπευτική μήτρα ρητίνης που απελευθερώνει θεραπευτικούς παράγοντες μέσω μικροκαψουλών για να καθυστερήσει τη διάδοση της ρωγμής.
Ο σχεδιασμός απόδοσης συμπιεστικής απόδοσης της ενίσχυσης υαλοβάμβακα πρέπει να εξετάσει διεξοδικά τον λόγο διαστάσεων, την υλική ανισοτροπία και τα αποτελέσματα σύζευξης των τρόπων αποτυχίας. Μέσω της εκλεπτυσμένης ανάλυσης και του καινοτόμου σχεδιασμού, το δυναμικό εφαρμογής του σε σενάρια υψηλής ζήτησης, όπως η θαλάσσια μηχανική και οι σεισμικές δομές, μπορούν να επεκταθούν σημαντικά.
