Zašto na omjer emitiranja lako utječe kompresivna performansi jačanja od stakloplastike? Koji su kritični uvjeti za drobljenje i cijepanje oštećenja?

Na pritisak ojačanja od stakloplastike lako utječe omjer slike, a kritični uvjeti za kvar za drobljenje i kvar za cijepanje usko su povezani sa svojstvima materijala i raspodjelom stresa. Slijedi specifična analiza:

1 、 Mehanizam utjecaja na omjer omjera na kompresiju

Omjer slike (λ, definiran kao omjer efektivne duljine komponente prema minimalnom polumjeru rotacije njegovog presjeka) ključni je faktor koji utječe na kompresiju performansi pojačanja od stakloplastike, a njegov mehanizam djelovanja je sljedeći:

Učinak nestabilnosti dominantan

Eulerova izbočina kritični stres: Kako se omjer slike povećava, Eulerova izvijanje kritičnog naprezanja (σ σCR = π ² e/(λ ²)) naglo se smanjuje. Na primjer, kada se λ povećava sa 40 na 80, σ _CR smanjuje se s oko 125 MPa na 31 MPa (pod pretpostavkom da je E = 40 GPa), što je mnogo niže od tlačne čvrstoće staklenih vlakana (obično 300-500 MPa).

Promjena kvara: Kratke trake (λ <50) uglavnom doživljavaju kvar za drobljenje, dok duge trake (λ> 80) podvrgavaju se neuspjehu zabrana zbog nestabilnosti. Stvarni nosivost je samo 10% -30% tlačne čvrstoće materijala.

Nealigiranost raspodjele stresa

Učinak krajnjeg ograničenja: Pod aksijalnom kompresijom, koncentracija stresa javlja se u krajnjem području ograničenja dugog pojačanja, a poprečno širenje srednjeg područja ometa se zbog Poissonovog učinka, tvoreći nejednako polje stresa.

Gradijent prijeloma vlakana: Prijelom vlakana u dugim šipkama proteže se od kraja do sredine, a udaljenost između površine prijeloma smanjuje se s povećanjem λ, što rezultira smanjenjem kapaciteta ležaja.

Materijal Anizotropsko pojačanje

Slaba bočna izvedba: bočna čvrstoća smicanja armature od stakloplastike (oko 30-50 MPa) je samo 1/10 aksijalne tlačne čvrstoće. Kako se omjer slike povećava, kontradikcija između zahtjeva bočnih ograničenja i svojstava materijala pojačava se.

Ubrzanje sučelja za sučelje: sučelje se odbija između vlakana i matrice u dugim šipkama širi se s lokalnog na ukupno, smanjujući ukupnu krutost na pritiskom.

2 、 Kritični uvjeti za drobljenje i cijepanje kvara

1. kvar za drobljenje

Okidački mehanizam: Nastaje kada aksijalni tlačni napon premaši granicu mikrostrukturnog ležaja staklenog vlakana.

Kritično stanje:

STRANICE: σ _ Axial ≥ σ σ _ kompresivni soj (300-500 MPa).

Destruktivne značajke: drobljenje vlakana, fragmentacija matrice, s ravninom klizanja od 45 ° u presjeku, praćenom intenzivnom bukom.

Ograničenje omjera vitke: obično se javlja u kratkim trakama s λ <50, gdje se učinak nestabilnosti može zanemariti.

2. Neuspjeh u cijepanju

Okidački mehanizam: Nastaje kada bočni zatezni napon premaši čvrstoću vezanja vlaknastih sučelja ili vlačne čvrstoće materijala.

Kritično stanje:

STRANICE: σ σ σrnsverse ≥ σ σ σ _tensile_strend (50-100 MPa) ili τ τ _Interface ≥ τ τond_strend (10-20 MPa).

Karakteristike oštećenja: više paralelnih pukotina nastaju duž aksijalnog smjera, s 'češljem poput ' presjeka i praćenim matričnim ljuštenjem.

Zona osjetljivosti omjera omjera: Kada se 50 <λ <80, vjerojatnost da se kvar podjele značajno povećava zbog učinka nestabilnosti i bočnih ograničenja spajanja.

3 、 Kriteriji za prepoznavanje destruktivnih načina

Na temelju omjera omjera λ i parametara performansi materijala, mogu se utvrditi kriteriji za diskriminaciju na način neuspjeha:

Kriteriji za prepoznavanje destruktivnih načina

Crushing and destruction of λ ≤ λ _cr1 (approximately 50) and σ _ axial ≥ σ _compressive_strend

Neuspjeh cijepanja: λ λcr1 <λ ≤λ _CR2 (oko 80) i σ _transverse ≥ σ σ _tensile_strend ili τ _interface ≥ τ τond_strend

Neuspjeh u izboru λ> λ _CR2 i σ _ Axial <σ _CR (Eulerova kritični stres)

4 、 Prijedlozi inženjerske prijave

Kratki dizajn pojačanja (λ ≤ 50):

Ključna kontrola čvrstoće materijala, pomoću matrice visokog modula od smole (E ≥ 50 GPa) za poboljšanje sposobnosti protiv nestabilnosti.

Preporučite promjer poprečnog presjeka od ≥ 20 mm kako biste izbjegli lokalno drobljenje.

Dizajn armature srednje duljine (50 <λ≤ 80):

I kompresiju čvrstoće i bočne suzdržane performanse moraju se provjeriti istovremeno. Preporučuje se korištenje ojačanja namotavanja od karbonskih vlakana ili površinskog tretmana pijeska.

Minimalna debljina zaštitnog sloja je ≥ 2,5 puta veća od promjera armature za ojačanje kako bi se spriječilo cijepanje i širenje.

Dizajn dugog pojačanja (λ> 80):

Mora se provesti provjera stabilnosti ili se mora koristiti kompozitna struktura čelične cijevi s ograničenim cijevima od stakloplastike.

Ograničite omjer slike na λ ≤ 100 kako biste izbjegli dominantni neuspjeh Eulera.

5 、 Istraživačke granice

Simulacija višesmjera: Koristeći model spajanja konačnih elemenata molekularne dinamike, otkrivaju konkurentski mehanizam između frakture vlakana i interfacijalnog debondinga.

Inteligentno nadgledanje: Razviti sustav praćenja naprezanja na temelju rešetki vlakana Bragg kako biste pružili upozorenje u stvarnom vremenu na rane znakove cijepanja i oštećenja.

Novi matrični materijal: razvio je matricu samo zacjeljivanja smole koja oslobađa sredstva za liječenje kroz mikrokapsule kako bi odgodila širenje pukotina.

Dizajn kompresijskog performansi ojačanja od stakloplastike mora sveobuhvatno razmotriti omjer slike, materijalnu anizotropiju i spajanje učinaka načina neuspjeha. Kroz rafiniranu analizu i inovativni dizajn, njegov primjena potencijala u scenarijima velike potražnje, poput morskog inženjerstva i seizmičkih struktura, može se značajno proširiti.