फ़ाइबरग्लास सुदृढीकरण का संपीड़ित प्रदर्शन पहलू अनुपात से आसानी से प्रभावित क्यों होता है? कुचलने और विभाजित होने से होने वाली क्षति के लिए महत्वपूर्ण स्थितियाँ क्या हैं?

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

1、 कंप्रेसिव प्रदर्शन पर पहलू अनुपात का प्रभाव तंत्र

पहलू अनुपात (λ, किसी घटक की प्रभावी लंबाई और उसके क्रॉस-सेक्शन के घूर्णन की न्यूनतम त्रिज्या के अनुपात के रूप में परिभाषित) फाइबरग्लास सुदृढीकरण के संपीड़न प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालने वाला कारक है, और इसकी क्रिया का तंत्र इस प्रकार है:

अस्थिरता का प्रभाव प्रबल

यूलर बकलिंग क्रिटिकल स्ट्रेस: ​​जैसे-जैसे पहलू अनुपात बढ़ता है, यूलर बकलिंग क्रिटिकल स्ट्रेस (σ _cr=π ² E/(λ ²)) तेजी से कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, जब λ 40 से बढ़कर 80 हो जाता है, तो σ _cr लगभग 125 एमपीए से घटकर 31 एमपीए (ई = 40 जीपीए मानकर) हो जाता है, जो ग्लास फाइबर की संपीड़न शक्ति (आमतौर पर 300-500 एमपीए) से बहुत कम है।

विफलता का मोड परिवर्तन: छोटी छड़ें (λ<50) मुख्य रूप से क्रशिंग विफलता का अनुभव करती हैं, जबकि लंबी छड़ें (λ>80) अस्थिरता के कारण बकलिंग विफलता से गुजरती हैं। वास्तविक असर क्षमता सामग्री की संपीड़न शक्ति का केवल 10% -30% है।

तनाव वितरण की एकरूपता न होना

अंत बाधा प्रभाव: अक्षीय संपीड़न के तहत, लंबे सुदृढीकरण के अंतिम बाधा क्षेत्र में तनाव एकाग्रता होती है, और पॉइसन के प्रभाव के कारण मध्य क्षेत्र का अनुप्रस्थ विस्तार बाधित होता है, जिससे एक गैर-समान तनाव क्षेत्र बनता है।

फाइबर फ्रैक्चर ग्रेडिएंट: लंबी पट्टियों में फाइबर फ्रैक्चर अंत से मध्य तक फैलता है, और फ्रैक्चर सतहों के बीच की दूरी λ बढ़ने के साथ कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप असर क्षमता में एक कदम कमी आती है।

सामग्री अनिसोट्रॉपी प्रवर्धन

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

इंटरफ़ेस डिबॉन्डिंग त्वरण: लंबी पट्टियों में फाइबर और मैट्रिक्स के बीच इंटरफ़ेस डिबॉन्डिंग स्थानीय से समग्र तक विस्तारित होती है, जिससे समग्र संपीड़न कठोरता कम हो जाती है।

2、 कुचलने और विभाजित करने में विफलता के लिए गंभीर स्थितियाँ

1. कुचलने में विफलता

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

गंभीर स्थिति:

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

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

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

2. विभाजन विफलता

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

गंभीर स्थिति:

तनाव की स्थिति: σ _अनुप्रस्थ ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) या τ _interface ≥ τ _ond_strend (10-20 MPa)।

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

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

3、 विनाशकारी तरीकों की पहचान के लिए मानदंड

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

विनाशकारी तरीकों की पहचान के लिए मानदंड

λ ≤ λ _cr1 (लगभग 50) और σ _ अक्षीय ≥ σ _compressive_strend को कुचलना और नष्ट करना

विभाजन विफलता: λ _cr1<λ ≤λ _cr2 (लगभग 80) और σ _अनुप्रस्थ ≥ σ _tensile_strend या τ _interface ≥ τ _ond_strend

बकलिंग विफलता λ>λ _cr2 और σ _ अक्षीय <σ _cr (यूलर क्रिटिकल स्ट्रेस)

4、 इंजीनियरिंग अनुप्रयोग सुझाव

लघु सुदृढीकरण डिजाइन (λ ≤ 50):

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

स्थानीय क्रशिंग से बचने के लिए ≥ 20 मिमी के क्रॉस-सेक्शनल व्यास की अनुशंसा करें।

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

संपीड़न शक्ति और पार्श्व संयम प्रदर्शन दोनों को एक साथ सत्यापित करने की आवश्यकता है। कार्बन फाइबर वाइंडिंग सुदृढीकरण या सतह सैंडब्लास्टिंग उपचार का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

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

लंबी सुदृढीकरण डिजाइन (λ>80):

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

यूलर बकलिंग प्रमुख विफलता से बचने के लिए पहलू अनुपात को λ ≤ 100 तक सीमित करें।

5、 रिसर्च फ्रंटियर्स

मल्टीस्केल सिमुलेशन: आणविक गतिशीलता परिमित तत्व युग्मन मॉडल का उपयोग करके, फाइबर फ्रैक्चर और इंटरफेशियल डिबॉन्डिंग के बीच प्रतिस्पर्धी तंत्र को प्रकट करें।

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

नई मैट्रिक्स सामग्री: एक सेल्फ-हीलिंग रेज़िन मैट्रिक्स विकसित किया गया है जो दरार के प्रसार में देरी करने के लिए माइक्रोकैप्सूल के माध्यम से हीलिंग एजेंट जारी करता है।

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