फाइबरग्लास सुदृढीकरण का संपीड़ित प्रदर्शन आसानी से पहलू अनुपात से प्रभावित क्यों है? क्षति को कुचलने और विभाजन के लिए महत्वपूर्ण स्थिति क्या हैं?

शीसे रेशा सुदृढीकरण का संपीड़ित प्रदर्शन पहलू अनुपात से आसानी से प्रभावित होता है, और विफलता और विभाजन की विफलता को कुचलने के लिए महत्वपूर्ण स्थितियां भौतिक गुणों और तनाव वितरण से निकटता से संबंधित हैं। निम्नलिखित एक विशिष्ट विश्लेषण है:

1 、 संपीड़ित प्रदर्शन पर पहलू अनुपात का प्रभाव तंत्र

पहलू अनुपात (λ, एक घटक की प्रभावी लंबाई के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो इसके क्रॉस-सेक्शन के रोटेशन के न्यूनतम त्रिज्या के लिए) फाइबरग्लास सुदृढीकरण के संपीड़ित प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभावित कारक है, और इसकी कार्रवाई का तंत्र निम्नानुसार है।

अस्थिरता प्रभाव प्रमुख

यूलर बकलिंग क्रिटिकल स्ट्रेस: ​​जैसे -जैसे पहलू अनुपात बढ़ता है, यूलर बकलिंग क्रिटिकल स्ट्रेस (σ _cr = π π π e e/(λ ε)) तेजी से कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, जब λ 40 से 80 तक बढ़ जाता है, तो σ _CR लगभग 125 एमपीए से 31 एमपीए (ई = 40 जीपीए मानते हुए) तक कम हो जाता है, जो ग्लास फाइबर (आमतौर पर 300-500 एमपीए) की संपीड़ित शक्ति से बहुत कम है।

विफलता का मोड परिवर्तन: लघु बार (λ <50) मुख्य रूप से कुचल विफलता का अनुभव करते हैं, जबकि लंबी बार (λ> 80) अस्थिरता के कारण बकलिंग विफलता से गुजरते हैं। वास्तविक असर क्षमता सामग्री की संपीड़ित शक्ति का केवल 10% -30% है।

तनाव वितरण की एकरूपता

अंत बाधा प्रभाव: अक्षीय संपीड़न के तहत, लंबे सुदृढीकरण के अंतिम बाधा क्षेत्र में तनाव एकाग्रता होती है, और मध्य क्षेत्र के अनुप्रस्थ विस्तार को पॉइसन के प्रभाव के कारण बाधित किया जाता है, जो एक गैर-समान तनाव क्षेत्र का निर्माण करता है।

फाइबर फ्रैक्चर ग्रेडिएंट: लंबी सलाखों में फाइबर फ्रैक्चर अंत से मध्य तक फैली हुई है, और फ्रैक्चर सतहों के बीच की दूरी λ बढ़ने के साथ कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप असर क्षमता में कमी होती है।

सामग्री अनिसोट्रॉपी प्रवर्धन

कमजोर पार्श्व प्रदर्शन: शीसे रेशा सुदृढीकरण (लगभग 30-50 एमपीए) की पार्श्व कतरनी ताकत अक्षीय संपीड़ित शक्ति का केवल 1/10 है। जैसे -जैसे पहलू अनुपात बढ़ता है, पार्श्व बाधा आवश्यकताओं और भौतिक गुणों के बीच विरोधाभास तेज हो जाता है।

इंटरफ़ेस डेबिंग एक्सेलेरेशन: लंबी सलाखों में फाइबर और मैट्रिक्स के बीच इंटरफ़ेस डिबॉंडिंग स्थानीय से कुल मिलाकर, समग्र संपीड़ित कठोरता को कम करता है।

2 、 कुचलने और विभाजन की विफलता के लिए महत्वपूर्ण शर्तें

1। विफलता को कुचलना

ट्रिगर तंत्र: यह तब होता है जब अक्षीय संपीड़ित तनाव ग्लास फाइबर के माइक्रोस्ट्रक्चरल असर सीमा से अधिक हो जाता है।

गंभीर स्थिति:

तनाव की स्थिति: σ _ अक्षीय σ σ _ संपीड़ित तनाव (300-500 एमपीए)।

विनाशकारी विशेषताएं: फाइबर बंडल क्रशिंग, मैट्रिक्स विखंडन, क्रॉस-सेक्शन में 45 ° कतरनी स्लिप प्लेन के साथ, तीव्र शोर के साथ।

पतला अनुपात सीमा: आमतौर पर λ <50 के साथ छोटी सलाखों में होता है, जहां अस्थिरता प्रभाव को नजरअंदाज किया जा सकता है।

2। विभाजन विफलता

ट्रिगर तंत्र: यह तब होता है जब पार्श्व तन्यता तनाव फाइबर मैट्रिक्स इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्ट्रेंथ या सामग्री तन्यता ताकत से अधिक हो जाता है।

गंभीर स्थिति:

तनाव की स्थिति: σ _transverse σ σ _ _Tensile_Strend (50-100 MPa) या τ _Interface τ τ _OND_STREND (10-20 MPa)।

क्षति की विशेषताएं: कई समानांतर दरारें अक्षीय दिशा के साथ उत्पन्न होती हैं, एक 'कंघी के साथ ' क्रॉस-सेक्शन के साथ और मैट्रिक्स छीलने के साथ।

पहलू अनुपात का संवेदनशीलता क्षेत्र: जब 50 <λ <80, अस्थिरता और पार्श्व बाधाओं के युग्मन प्रभाव के कारण विभाजन की विफलता की संभावना काफी बढ़ जाती है।

विनाशकारी मोड की पहचान करने के लिए 3 、 मानदंड

पहलू अनुपात λ और सामग्री प्रदर्शन मापदंडों के आधार पर, विफलता मोड भेदभाव मानदंड स्थापित किया जा सकता है:

विनाशकारी मोड की पहचान करने के लिए मानदंड

Λ λ λ _CR1 (लगभग 50) और σ _ अक्षीय σ σ _ _compressive_strend का कुचल और विनाश

विभाजन की विफलता: λ _CR1 <λ _λ _CR2 (लगभग 80) और σ _transverse σ σ _Tensile_Strend या τ _Interface τ τ _Ond_Strend

बकलिंग विफलता λ> λ _CR2 और σ _ अक्षीय <_ _Cr (यूलर महत्वपूर्ण तनाव)

4 、 इंजीनियरिंग आवेदन सुझाव

लघु सुदृढीकरण डिजाइन (λ) 50):

एंटी अस्थिरता क्षमता को बढ़ाने के लिए उच्च मापांक राल मैट्रिक्स (ई) 50 जीपीए) का उपयोग करके सामग्री संपीड़ित शक्ति का मुख्य नियंत्रण।

स्थानीय कुचलने से बचने के लिए of 20 मिमी के क्रॉस-सेक्शनल व्यास की सिफारिश करें।

मध्यम लंबाई सुदृढीकरण डिजाइन (50 <λ। 80):

दोनों संपीड़ित शक्ति और पार्श्व संयम प्रदर्शन को एक साथ सत्यापित करने की आवश्यकता है। यह कार्बन फाइबर घुमावदार सुदृढीकरण या सतह सैंडब्लास्टिंग उपचार का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

विभाजन और विस्तार को रोकने के लिए न्यूनतम सुरक्षात्मक परत की मोटाई सुदृढीकरण सामग्री के व्यास का of 2.5 गुना है।

लंबे सुदृढीकरण डिजाइन (λ> 80):

स्थिरता सत्यापन आयोजित किया जाना चाहिए, या स्टील पाइप विवश शीसे रेशा सुदृढीकरण की एक समग्र संरचना का उपयोग किया जाना चाहिए।

पहलू अनुपात को λ are 100 तक सीमित करें, जो कि मुख्य विफलता से बचने के लिए λ ≤ 100 तक है।

5 、 रिसर्च फ्रंटियर्स

मल्टीस्केल सिमुलेशन: एक आणविक गतिशीलता परिमित तत्व युग्मन मॉडल का उपयोग करते हुए, फाइबर फ्रैक्चर और इंटरफेसियल डिबॉंडिंग के बीच प्रतिस्पर्धी तंत्र को प्रकट करता है।

बुद्धिमान निगरानी: विभाजन और क्षति के शुरुआती संकेतों की वास्तविक समय की चेतावनी प्रदान करने के लिए फाइबर ब्रैग ग्रैटिंग पर आधारित एक तनाव निगरानी प्रणाली विकसित करें।

नई मैट्रिक्स सामग्री: एक सेल्फ-हीलिंग राल मैट्रिक्स विकसित किया जो क्रैक प्रसार में देरी करने के लिए माइक्रोकैप्सुल्स के माध्यम से हीलिंग एजेंटों को जारी करता है।

शीसे रेशा सुदृढीकरण के संपीड़ित प्रदर्शन डिजाइन को विफलता मोड के पहलू अनुपात, सामग्री अनिसोट्रॉपी और युग्मन प्रभावों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है। परिष्कृत विश्लेषण और अभिनव डिजाइन के माध्यम से, उच्च मांग परिदृश्यों में इसकी आवेदन क्षमता जैसे कि समुद्री इंजीनियरिंग और भूकंपीय संरचनाओं में काफी विस्तार किया जा सकता है।