Miért könnyen befolyásolja az üvegszálas megerősítés nyomó teljesítményét a képarány? Milyen kritikus feltételek vannak a károsodás összetörésére és felosztására?

Az üvegszálas megerősítés nyomó teljesítményét könnyen befolyásolja a képarány, és a zúzás és a felosztás meghibásodásának kritikus feltételei szorosan kapcsolódnak az anyag tulajdonságaihoz és a feszültség eloszlásához. Az alábbiakban egy konkrét elemzés:

1 、 A képarány befolyásolási mechanizmusa a nyomás teljesítményére

A képarány (λ, amelyet az alkatrész tényleges hosszának és a keresztmetszet minimális forgási sugarainak arányának határoztak meg) kulcsfontosságú befolyásoló tényező az üvegszálas megerősítés nyomó teljesítményének, és hatása mechanizmusa a következő:

Instabilitási hatás domináns

Euler becsapódási kritikus stressz: A képarány növekedésével az Euler kritikus stressz (σ _CR = π ² E/(λ ²)) hirtelen csökken. Például, ha λ 40-ről 80-ra növekszik, σ _cr körülbelül 125 MPa-ról 31 MPa-ra csökken (feltételezve, hogy E = 40 GPa), ami sokkal alacsonyabb, mint az üvegszál nyomószilárdsága (általában 300-500 MPa).

Üzemmód megváltoztatása a hiba megváltoztatása: A rövid sávok (λ <50) elsősorban összetörési meghibásodást tapasztalnak, míg a hosszú rudak (λ> 80) instabilitás miatt becsapódási meghibásodást végeznek. A tényleges csapágykapacitás az anyag nyomószilárdságának csak 10–30% -a.

A stressz eloszlásának egységessége

A végkendülés hatása: Tengelyirányú kompresszió alatt a stresszkoncentráció a hosszú megerősítés végkorlátozásának területén fordul elő, és a középső terület keresztirányú terjeszkedését Poisson hatása miatt akadályozzák, és nem egységes stresszmezőt képeznek.

Rost -törés gradiens: A hosszú rudak száltörése a végétől a középpontig terjed, és a törésfelületek közötti távolság csökken az λ növekedésével, ami a csapágykapacitás fokozott csökkenését eredményezi.

Anyagi anizotropia erősítés

Gyenge oldalirányú teljesítmény: Az üvegszálas megerősítés oldalsó nyírószilárdsága (kb. 30-50 MPa) csak az axiális nyomószilárdság 1/10. A képarány növekedésével az oldalirányú kényszerkövetelmények és az anyagtulajdonságok közötti ellentmondás fokozódik.

Interfész -szünetet tartó gyorsulás: A szálak és a mátrix közötti interfész a hosszú sávokban a lokálisról az összegre kiterjed, csökkentve az általános nyomó -merevséget.

2 、 Kritikus feltételek a kudarc összetörésére és felosztására

1. Összetörő hiba

Trigger mechanizmus: akkor fordul elő, amikor az axiális nyomóstressz meghaladja az üvegszál mikroszerkezeti csapágyhatárát.

Kritikus állapot:

Stresszállapot: σ _ axiális ≥ σ _ kompressziós törzs (300-500 MPa).

Romboló tulajdonságok: Szálas köteg összetörése, mátrix fragmentáció, 45 ° -os nyírócsúszási síkkal keresztmetszetben, intenzív zajszal.

A karcsúság arányának korlátozása: Általában rövid sávokban fordul elő λ <50, ahol az instabilitási hatás figyelmen kívül hagyható.

2.

Trigger mechanizmus: akkor fordul elő, amikor az oldalsó szakító feszültség meghaladja a szálmátrix interfész kötési szilárdságát vagy az anyag szakítószilárdságát.

Kritikus állapot:

Stresszállapot: σ _transverse ≥ σ _tensile_stend (50-100 MPa) vagy τ _Interface ≥ τ _ond_stend (10-20 MPa).

Károsodás jellemzői: Több párhuzamos repedést generálnak az axiális irány mentén, egy 'fésű, mint ' keresztmetszettel, és mátrix hámozással kísérik.

A képarány érzékenységi zóna: Ha 50 <λ <80, akkor az instabilitás és az oldalsó korlátozások összekapcsolási hatása miatt jelentősen növekszik a felosztás valószínűsége.

3 、 A pusztító módok azonosításának kritériumai

A λ képarány és az anyag teljesítmény -paramétereinek alapján meghatározható a hibamód -megkülönböztetési kritériumok:

A pusztító módok azonosításának kritériumai

Λ ≤ λ _cr1 (kb.

Osztályozási hiba: λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (kb.

Hajlási hiba λ> λ _cr2 és σ _ axiális <σ _cr (Euler kritikus stressz)

4 、 Műszaki jelentkezési javaslatok

Rövid megerősítés kialakítása (λ ≤ 50):

Az anyagkomómás szilárdságának kulcstartója, nagy modulus gyanta mátrix (E ≥ 50 GPa) felhasználásával az instabilitás anti -instabilitási képességének javítása érdekében.

Javasoljon egy ≥ 20 mm keresztmetszeti átmérőjét a helyi zúzás elkerülése érdekében.

Közepes hosszúságú megerősítés (50 <λ≤ 80):

Mind a kompressziós szilárdságot, mind az oldalirányú visszatartási teljesítményt egyszerre kell ellenőrizni. Ajánlott a szénszálas tekercses megerősítés vagy a felszíni homokfúvó kezelés alkalmazása.

A minimális védőréteg vastagsága a megerősítő anyag átmérőjének ≥ 2,5 -szerese, hogy megakadályozzák a megosztást és a tágulást.

Hosszú megerősítési terv (λ> 80):

A stabilitási ellenőrzést kell végezni, vagy az acélcsövek által korlátozott üvegszál -megerősítés kompozit szerkezetét kell használni.

Korlátozza a képarányt λ ≤ 100 -ra, hogy elkerülje az Euler domináns kudarcát.

5 、 Kutatási határok

Multiscale szimuláció: A molekuláris dinamika véges elem kapcsolási modellje feltárja a száltörés és az interfészi szünet közötti verseny mechanizmust.

Intelligens megfigyelés: Fejlesszen ki egy törzsfigyelő rendszert a szálas Bragg-rácsokon alapuló, hogy valós idejű figyelmeztetést biztosítson a hasítás és a károsodás korai jeleire.

Új mátrix anyag: kifejlesztett egy öngyógyító gyanta mátrixot, amely mikrokapszulákon keresztül engedi fel a gyógyító szereket a repedés terjedésének késleltetése érdekében.

Az üvegszálas megerősítés nyomó teljesítményének kialakításának átfogóan figyelembe kell vennie a képarányt, az anyag anizotrópiáját és a meghibásodási módok kapcsolási hatásait. Finomított elemzés és innovatív tervezés révén az alkalmazási potenciál nagy kereslet -forgatókönyvekben, például a tengeri mérnöki és a szeizmikus struktúrákban jelentősen kibővíthető.