स्टील के सुदृढीकरण की तुलना में शीसे रेशा सुदृढीकरण की तन्यता ताकत क्यों है, लेकिन लोचदार मापांक कम है? इसका यांत्रिक तंत्र क्या है?

शीसे रेशा सुदृढीकरण की तन्यता ताकत स्टील के सुदृढीकरण की तुलना में बहुत अधिक है, लेकिन इसका लोचदार मापांक कम है, जो इसकी सामग्री संरचना, माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक तंत्र में आवश्यक अंतर के कारण है। नीचे वैज्ञानिक सिद्धांतों के दृष्टिकोण से एक विस्तृत विश्लेषण किया गया है:

1 、 तन्यता ताकत में अंतर का मुख्य तंत्र

शीसे रेशा सुदृढीकरण: सहसंयोजक बांड और फाइबर सुदृढीकरण तंत्र

सामग्री का आधार: ग्लास फाइबर सुदृढीकरण ग्लास फाइबर से बनाया जाता है, जो कि मजबूत चरण (मात्रा द्वारा 60% -70% के लिए लेखांकन) के रूप में होता है, और इसका मुख्य घटक एक सिलिका (SiO ₂) नेटवर्क संरचना है, जो सहसंयोजक बांडों के माध्यम से एक उच्च शक्ति जाली बनाता है।

शक्ति स्रोत:

ग्लास फाइबर की फ्रैक्चर ऊर्जा: कांच के फाइबर की फ्रैक्चर ऊर्जा 7.0-9.5 kj/m of के रूप में अधिक होती है, जो स्टील बार में धातु बॉन्ड की फ्रैक्चर ऊर्जा से अधिक होती है (लगभग 2.5-4.0 kJ/m k)।

फाइबर व्यवस्था अनुकूलन: तंतुओं को अक्षीय दिशा के साथ एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, और लोड को राल मैट्रिक्स के माध्यम से फाइबर को कुशलता से प्रेषित किया जाता है, फाइबर दिशा के साथ केंद्रित तनाव को प्राप्त करता है।

डेटा तुलना: शीसे रेशा सुदृढीकरण की तन्यता ताकत 500-900 एमपीए तक पहुंच सकती है, जबकि साधारण स्टील सुदृढीकरण (HRB400) 400-600 MPA है, और उच्च शक्ति वाले स्टील सुदृढीकरण (HRB600) केवल 600-750 MPA है।

सुदृढीकरण: धातु बंधन और अव्यवस्था को मजबूत करना तंत्र

सामग्री फाउंडेशन: स्टील बार आयरन कार्बन मिश्र धातु से बने होते हैं, जो गर्म रोलिंग या कोल्ड ड्राइंग प्रक्रियाओं के माध्यम से फेराइट पर्लिट संरचना में बनता है। धातु बॉन्ड की गैर दिशात्मक प्रकृति उन्हें एक समान त्रि-आयामी लोड-असर क्षमता के साथ संपन्न करती है।

शक्ति स्रोत:

अव्यवस्था गति प्रतिरोध: कार्बन एटम सॉलिड सॉल्यूशन स्ट्रॉन्गिंग और पर्लिट लैमेलर स्ट्रक्चर डिस्लोकेशन स्लिप में बाधा डालता है, लेकिन मेटल बॉन्ड्स की फ्रैक्चर एनर्जी उनकी सैद्धांतिक ताकत ऊपरी सीमा को सीमित करती है।

प्लास्टिक विरूपण का योगदान: स्टील बार के ब्रेक पर बढ़ाव 15% -25% तक पहुंच सकता है। प्लास्टिक विरूपण चरण के दौरान, ऊर्जा अव्यवस्था प्रसार के माध्यम से अवशोषित होती है, लेकिन कुछ सैद्धांतिक शक्ति का बलिदान किया जाता है।

2 、 लोचदार मापांक में अंतर का मुख्य तंत्र

शीसे रेशा सुदृढीकरण: राल मैट्रिक्स और इंटरफ़ेस प्रभाव

मैट्रिक्स मापांक सीमा: राल मैट्रिक्स (जैसे एपॉक्सी राल) का लोचदार मापांक केवल 3-5 जीपीए है, जो स्टील के सुदृढीकरण के 200 जीपीए से बहुत कम है।

इंटरफ़ेस बॉन्डिंग की कमजोरी: ग्लास फाइबर और राल (आमतौर पर <10 एमपीए) के बीच इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्ट्रेंथ स्टील की सलाखों में फेराइट और पर्लिट के बीच बॉन्डिंग स्ट्रेंथ की तुलना में बहुत कम है, और यह तनाव के तहत इंटरफ़ेस डेबिंग या मैट्रिक्स क्रैकिंग के लिए प्रवण है।

भंगुर विशेषताएं: शीसे रेशा सुदृढीकरण के तनाव-तनाव वक्र में रैखिक फ्रैक्चर दिखाया गया है, जिसमें स्टील बार के लिए एक उपज मंच की कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक स्पष्ट लोचदार मापांक (40-60 जीपीए) होता है जो स्टील बार के केवल 1/3-2/5 होता है।

सुदृढीकरण: धातु बॉन्ड और क्रिस्टल पर्ची तंत्र

उच्च कठोरता सार: धातु बॉन्ड की गैर दिशात्मक प्रकृति क्रिस्टल स्लिप सिस्टम को तीन-आयामी स्थान में समान रूप से वितरित करने में सक्षम बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लोचदार मापांक (200 जीपीए) के साथ अव्यवस्था गति और एंडिंग स्टील बार के लिए उच्च प्रतिरोध होता है।

प्लास्टिक विरूपण विनियमन: स्टील सलाखों का प्लास्टिक विरूपण चरण अव्यवस्था पुनर्व्यवस्था के माध्यम से स्थानीय तनाव एकाग्रता को जारी करता है, लोचदार मापांक की स्थिरता को बनाए रखता है।

3 、 प्रदर्शन अंतर का इंजीनियरिंग महत्व

विशेषता ग्लास फाइबर प्रबलित स्टील बार

तन्य शक्ति 500-900 एमपीए (महत्वपूर्ण लाभ) 400-750 एमपीए

लोचदार मापांक 40-60 GPA (1/3-2/5 स्टील बार) 200 GPA

विफलता मोड भंगुर फ्रैक्चर (कोई चेतावनी नहीं) नेकिंग डक्टाइल विफलता (चेतावनी)

लागू परिदृश्य: संक्षारण प्रतिरोध, हल्के, थकान प्रतिरोध, प्लास्टिक विरूपण और भूकंपीय प्रतिरोध के लिए उच्च आवश्यकताएं

4 、 निष्कर्ष

ग्लास फाइबर सुदृढीकरण की उच्च तन्यता ताकत सहसंयोजक बॉन्ड संरचना और ग्लास फाइबर की अनुकूलित फाइबर व्यवस्था के कारण होती है, जबकि कम लोचदार मापांक राल मैट्रिक्स, अपर्याप्त फाइबर मैट्रिक्स इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्ट्रेंथ, और सामग्री ब्रिटिश के मापांक द्वारा सीमित होता है। विशेषताओं का यह संयोजन इसे संक्षारण प्रतिरोध, हल्के और थकान प्रतिरोध परिदृश्यों में अद्वितीय लाभ देता है, लेकिन यह अभी भी उन संरचनाओं में स्टील के सुदृढीकरण पर निर्भर करता है जिनके लिए उच्च कठोरता या प्लास्टिक विरूपण की आवश्यकता होती है। भविष्य में, नैनो संशोधित राल या फाइबर सतह उपचार प्रौद्योगिकी के माध्यम से, यह ग्लास फाइबर सुदृढीकरण के लोचदार मापांक को और बढ़ाने और इसके आवेदन सीमा का विस्तार करने की उम्मीद है।