Bakit madaling maapektuhan ang compressive na pagganap ng fiberglass reinforcement? Ano ang mga kritikal na kondisyon para sa pagdurog at paghahati ng pinsala?

Ang compressive na pagganap ng fiberglass reinforcement ay madaling maapektuhan ng aspeto ng aspeto, at ang mga kritikal na kondisyon para sa pagkabigo sa pagdurog at pagkabigo ng paghahati ay malapit na nauugnay sa mga materyal na katangian at pamamahagi ng stress. Ang sumusunod ay isang tiyak na pagsusuri:

1 、 Ang impluwensyang mekanismo ng ratio ng aspeto sa pagganap ng compressive

Ang ratio ng aspeto (λ, na tinukoy bilang ratio ng epektibong haba ng isang sangkap sa minimum na radius ng pag-ikot ng cross-section nito) ay isang pangunahing nakakaimpluwensya na kadahilanan sa compressive na pagganap ng fiberglass na pampalakas, at ang mekanismo ng pagkilos ay ang mga sumusunod:

Nangingibabaw ang epekto ng kawalang -tatag

Euler buckling kritikal na stress: Habang tumataas ang ratio ng aspeto, ang euler buckling kritikal na stress (σ _cr = π ² e/(λ ²)) ay mahigpit na bumababa. Halimbawa, kapag ang pagtaas ng λ mula 40 hanggang 80, ang σ _CR ay bumababa mula sa halos 125 MPa hanggang 31 MPa (sa pag-aakalang E = 40 GPa), na mas mababa kaysa sa compressive na lakas ng salamin na hibla (karaniwang 300-500 MPa).

Pagbabago ng mode ng pagkabigo: Mga maikling bar (λ <50) Pangunahing karanasan sa pagdurog na pagkabigo, habang ang mga mahabang bar (λ> 80) ay sumasailalim sa pagkabigo ng buckling dahil sa kawalang -tatag. Ang aktwal na kapasidad ng tindig ay 10% -30% lamang ng lakas ng compressive ng materyal.

Hindi pagkakapareho ng pamamahagi ng stress

Epekto ng pagtatapos ng epekto: Sa ilalim ng compression ng axial, ang konsentrasyon ng stress ay nangyayari sa dulo ng lugar ng pagpilit ng mahabang pampalakas, at ang transverse na pagpapalawak ng gitnang lugar ay nahahadlangan dahil sa epekto ng Poisson, na bumubuo ng isang hindi pantay na patlang na stress.

Fiber fracture gradient: hibla fracture sa mga mahabang bar ay umaabot mula sa dulo hanggang sa gitna, at ang distansya sa pagitan ng mga ibabaw ng bali ay bumababa sa pagtaas ng λ, na nagreresulta sa isang hakbang na pagbaba sa kapasidad ng pagdadala.

Pagpapalakas ng materyal na anisotropy

Mahina ang pag-ilid ng pag-ilid: Ang pag-ilid ng lakas ng paggupit ng pampalakas ng fiberglass (mga 30-50 MPa) ay 1/10 lamang ng lakas ng compressive ng axial. Habang tumataas ang ratio ng aspeto, ang pagkakasalungatan sa pagitan ng mga kinakailangan sa pagpilit ng pag -ilid at mga materyal na katangian ay tumindi.

Interface Debonding Acceleration: Ang interface na debonding sa pagitan ng mga hibla at matrix sa mga mahabang bar ay lumalawak mula sa lokal hanggang sa pangkalahatan, binabawasan ang pangkalahatang paninigas ng compressive.

2 、 Mga Kritikal na Kondisyon para sa Pagdurog at Paghahati ng Pagkabigo

1. Pagdurog ng pagkabigo

Mekanismo ng Trigger: Nangyayari ito kapag ang axial compressive stress ay lumampas sa limitasyon ng microstructural bearing ng glass fiber.

Kritikal na kondisyon:

Estado ng Stress: σ _ Axial ≥ σ _ compressive strain (300-500 MPa).

Mga mapanirang tampok: Pagdurog ng bundle ng hibla, fragmentation ng matrix, na may isang 45 ° shear slip na eroplano sa cross-section, na sinamahan ng matinding ingay.

Limitasyon ng Slenderness Ratio: Karaniwan ay nangyayari sa mga maikling bar na may λ <50, kung saan maaaring balewalain ang epekto ng kawalang -tatag.

2. Paghahati ng pagkabigo

Mekanismo ng Trigger: Nangyayari ito kapag ang pag -ilid ng makunat na stress ay lumampas sa lakas ng hibla ng matrix interface ng bonding o lakas ng makunat na lakas.

Kritikal na kondisyon:

Estado ng Stress: σ _transverse ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) o τ _interface ≥ τ _ond_strend (10-20 MPa).

Mga Katangian ng Pinsala: Maramihang mga kahanay na bitak ay nabuo kasama ang direksyon ng ehe, na may isang 'magsuklay tulad ng ' cross-section at sinamahan ng matrix peeling.

Sensitivity zone ng aspeto ng aspeto: Kapag 50 <λ <80, ang posibilidad ng paghahati ng pagkabigo ay makabuluhang tumataas dahil sa pagkabit na epekto ng kawalang -tatag at pag -ilid ng mga hadlang.

3 、 pamantayan para sa pagkilala sa mga mapanirang mode

Batay sa ratio ng aspeto λ at mga parameter ng pagganap ng materyal, maaaring maitatag ang pamantayan sa diskriminasyon ng mode ng pagkabigo:

Pamantayan para sa pagkilala sa mga mapanirang mode

Pagdurog at pagkawasak ng λ ≤ λ _cr1 (humigit -kumulang 50) at σ _ axial ≥ σ _compressive_strend

Paghahati ng pagkabigo: λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (tungkol sa 80) at σ _transverse ≥ σ _tensile_strend o τ _interface ≥ τ _ond_strend

Pagkabigo ng buckling λ> λ _cr2 at σ _ axial <σ _cr (euler kritikal na stress)

4 、 Mga mungkahi sa aplikasyon ng engineering

Maikling disenyo ng pampalakas (λ ≤ 50):

Ang pangunahing kontrol ng lakas ng compressive na lakas, gamit ang mataas na modulus resin matrix (E ≥ 50 GPa) upang mapahusay ang kakayahan ng anti kawalang -tatag.

Magrekomenda ng isang cross-sectional diameter ng ≥ 20 mm upang maiwasan ang lokal na pagdurog.

Katamtamang Disenyo ng Pagpapalakas ng Haba (50 <λ≤ 80):

Ang parehong compressive lakas at pag -ilid ng pagpigil sa pagganap ay kailangang mapatunayan nang sabay -sabay. Inirerekomenda na gumamit ng carbon fiber na paikot -ikot na pampalakas o paggamot sa ibabaw ng buhangin.

Ang minimum na kapal ng proteksyon ng layer ay ≥ 2.5 beses ang diameter ng materyal na pampalakas upang maiwasan ang paghahati at pagpapalawak.

Mahabang disenyo ng pampalakas (λ> 80):

Ang katatagan ng katatagan ay dapat isagawa, o isang pinagsama -samang istraktura ng pipe na pipa na pinipilit na fiberglass ay dapat gamitin.

Limitahan ang ratio ng aspeto sa λ ≤ 100 upang maiwasan ang Euler buckling nangingibabaw na pagkabigo.

5 、 Mga Frontier ng Pananaliksik

Multiscale Simulation: Gamit ang isang Molecular Dynamics Finite Element Coupling Model, ibunyag ang mapagkumpitensyang mekanismo sa pagitan ng fracture ng hibla at debonding ng interface.

Matalinong pagsubaybay: Bumuo ng isang sistema ng pagsubaybay sa pilay batay sa mga gratings ng hibla ng hibla upang magbigay ng real-time na babala ng mga maagang palatandaan ng paghahati at pinsala.

Bagong Matrix Material: Bumuo ng isang self-healing resin matrix na naglalabas ng mga ahente ng pagpapagaling sa pamamagitan ng mga microcapsule upang maantala ang pagpapalaganap ng crack.

Ang compressive na disenyo ng pagganap ng fiberglass reinforcement ay kailangang komprehensibong isaalang -alang ang aspeto ng aspeto, materyal na anisotropy, at pagkabit ng mga epekto ng mga mode ng pagkabigo. Sa pamamagitan ng pino na pagsusuri at makabagong disenyo, ang potensyal ng aplikasyon nito sa mga senaryo ng mataas na demand tulad ng mga istraktura ng engineering at seismic ay maaaring mapalawak.