Неліктен шыны талшықты арматураның қысу өнімділігіне пропорция оңай әсер етеді? Ұсақтау және бөлу зақымдануының маңызды шарттары қандай?

Шыны талшықты арматураның сығымдау өнімділігі пропорцияға оңай әсер етеді, ал ұсақтаудың бұзылуы мен бөлінудің сыни шарттары материалдың қасиеттері мен кернеудің таралуымен тығыз байланысты. Төменде нақты талдау берілген:

1, Қысу өнімділігіне арақатынасының әсер ету механизмі

Аспектінің арақатынасы (λ, құрамдас бөліктің тиімді ұзындығының оның көлденең қимасының минималды айналу радиусына қатынасы ретінде анықталады) шыны талшықты арматураның қысу өнімділігіне негізгі әсер ететін фактор болып табылады және оның әсер ету механизмі келесідей:

Тұрақсыздық әсері басым

Эйлердің иілу критикалық кернеуі: арақатынасы артқан сайын, Эйлердің сыни кернеуі (σ _cr=π ² E/(λ ²)) күрт төмендейді. Мысалы, λ 40-тан 80-ге дейін өскенде, σ _cr шамамен 125 МПа-дан 31 МПа-ға дейін төмендейді (Е=40 ГПа деп есептегенде), бұл шыны талшығының қысу беріктігінен (әдетте 300-500 МПа) әлдеқайда төмен.

Сәтсіздік режимінің өзгеруі: Қысқа шыбықтар (λ<50) негізінен ұсақтау сәтсіздігіне ұшырайды, ал ұзын өзектер (λ>80) тұрақсыздыққа байланысты иілу ақауына ұшырайды. Нақты көтеру қабілеті материалдың қысу беріктігінің 10% -30% ғана құрайды.

Стресстің таралуының біркелкі еместігі

Соңындағы шектеу әсері: осьтік қысу кезінде кернеу концентрациясы ұзын арматураның соңғы шектеу аймағында пайда болады және Пуассон эффектісіне байланысты ортаңғы аймақтың көлденең кеңеюі біркелкі емес кернеу өрісін қалыптастырады.

Талшықтардың сыну градиенті: Ұзын жолақтардағы талшықтың сынуы шетінен ортасына дейін созылады және сыну беттері арасындағы қашықтық λ жоғарылаған сайын азаяды, нәтижесінде көтеру қабілеттілігі сатылы төмендейді.

Материалдық анизотропты күшейту

Әлсіз бүйірлік өнімділік: шыны талшықты арматураның бүйірлік ығысу беріктігі (шамамен 30-50 МПа) осьтік қысу беріктігінің тек 1/10 бөлігін құрайды. Пропорция ұлғайған сайын бүйірлік шектеу талаптары мен материал қасиеттері арасындағы қайшылық күшейеді.

Интерфейсті ажыратуды жеделдету: ұзын жолақтардағы талшықтар мен матрица арасындағы интерфейсті ажырату жергілікті жерден жалпыға қарай кеңейіп, жалпы қысу қаттылығын азайтады.

2、 Ұсақтау және бөлу сәтсіздігінің маңызды шарттары

1. Ұсақтау сәтсіздігі

Триггер механизмі: осьтік қысу кернеуі шыны талшығының микроқұрылымдық тірек шегінен асқанда пайда болады.

Критикалық жағдай:

Кернеу күйі: σ _ осьтік ≥ σ _ қысу деформациясы (300-500 МПа).

Деструктивті белгілері: талшықты байламдарды ұсақтау, матрицалық фрагментация, көлденең қимада 45 ° сырғанау жазықтығы бар, қарқынды шумен бірге жүреді.

Жіңішкелік қатынасының шектелуі: әдетте λ<50 қысқа жолақтарда болады, мұнда тұрақсыздық әсерін елемеу мүмкін.

2. Бөлу сәтсіздігі

Триггер механизмі: Бүйірлік созылу кернеуі талшықты матрица интерфейсінің қосылу беріктігінен немесе материалдың созылу беріктігінен асып кеткенде пайда болады.

Критикалық жағдай:

Кернеу күйі: σ _көлденең ≥ σ _созылу_стренд (50-100 МПа) немесе τ _интерфейс ≥ τ _ond_strend (10-20 МПа).

Зақымдану сипаттамалары: осьтік бағытта «тарақ тәрізді» көлденең қимасы бар және матрицалық пиллингпен қатар жүретін бірнеше параллель жарықтар пайда болады.

Пропорцияның сезімталдық аймағы: 50<λ<80 болғанда, тұрақсыздық пен бүйірлік шектеулердің байланыстыру әсерінен бөліну сәтсіздігінің ықтималдығы айтарлықтай артады.

3、 Деструктивті режимдерді анықтау критерийлері

λ арақатынасы мен материалдың өнімділік параметрлеріне сүйене отырып, ақаулық режимінің дискриминация критерийлері белгіленуі мүмкін:

Деструктивті режимдерді анықтау критерийлері

λ ≤ λ _cr1 (шамамен 50) және σ _ осьтік ≥ σ _компрессивті_стренді ұсақтау және жою

Бөлу сәтсіздігі: λ _cr1<λ ≤λ _cr2 (шамамен 80) және σ _көлденең ≥ σ _созылу_стренд немесе τ _interface ≥ τ _ond_strend

Бұрғылаудың бұзылуы λ>λ _cr2 және σ _ осьтік<σ _cr (Эйлердің критикалық кернеуі)

4, Инженерлік қолданбалы ұсыныстар

Қысқа арматуралық конструкция (λ ≤ 50):

Тұрақсыздыққа қарсы қабілетті жақсарту үшін жоғары модульді шайыр матрицасын (E ≥ 50 GPa) пайдаланып, материалдың қысылу беріктігін негізгі бақылау.

Жергілікті ұсақтауды болдырмау үшін көлденең қиманың диаметрі ≥ 20 мм болуын ұсыныңыз.

Орташа ұзындықтағы арматуралық конструкция (50<λ≤ 80):

Қысу күші мен бүйірлік тежеу ​​өнімділігі бір уақытта тексерілуі керек. Көміртекті талшықты орамды күшейтуді немесе беткі құммен өңдеуді қолдану ұсынылады.

Бөліну мен кеңеюді болдырмау үшін қорғаныс қабатының минималды қалыңдығы арматуралық материалдың диаметрінен ≥ 2,5 есе көп.

Ұзын арматура дизайны (λ>80):

Тұрақтылықты тексеру керек немесе болат құбырлы шыны талшықты арматураның композициялық құрылымын пайдалану керек.

Эйлердің иілу басым сәтсіздігін болдырмау үшін арақатынасын λ ≤ 100 деп шектеңіз.

5, Зерттеу шекаралары

Көп масштабты модельдеу: Молекулярлық динамиканың ақырлы элементтерді біріктіру моделін пайдаланып, талшықтардың сынуы мен фазааралық байланыстыру арасындағы бәсекелестік механизмді ашыңыз.

Зияткерлік бақылау: бөлінудің және зақымдалудың алғашқы белгілері туралы нақты уақытта ескертуді қамтамасыз ету үшін талшықты Bragg торларына негізделген деформацияны бақылау жүйесін жасаңыз.

Жаңа матрицалық материал: жарықшақтардың таралуын кешіктіру үшін микрокапсулалар арқылы емдік агенттерді шығаратын өзін-өзі емдейтін шайыр матрицасы әзірленді.

Шыны талшықты арматураның сығымдау өнімділігінің дизайны пропорцияны, материалдың анизотропиясын және істен шығу режимдерінің біріктіру әсерін жан-жақты қарастыруы керек. Нақты талдау және инновациялық дизайн арқылы оның теңіз инженериясы және сейсмикалық құрылымдар сияқты сұранысы жоғары сценарийлерде қолдану әлеуетін айтарлықтай кеңейтуге болады.