보기 : 0 저자 : 사이트 편집기 게시 시간 : 2025-06-12 원산지 : 대지
유리 섬유 강화의 압축 성능은 종횡비에 의해 쉽게 영향을 받고, 분쇄 실패 및 분할 실패를위한 중요한 조건은 재료 특성 및 응력 분포와 밀접한 관련이 있습니다. 다음은 특정 분석입니다.
1 of 압축 성능에 대한 종횡비의 영향 메커니즘
종횡비 (λ, 성분의 유효 길이의 단면 회전 반경의 비율로 정의)는 유리 섬유 강화의 압축 성능에 대한 주요 영향 요인이며, 작용 메커니즘은 다음과 같습니다.
불안정 효과 우세
Euler 좌굴 임계 응력 : 종횡비가 증가함에 따라 Euler 좌굴 임계 응력 (σ _cr = π ² e/(λ ²))가 급격히 감소합니다. 예를 들어, λ가 40에서 80으로 증가하면 σ _cr은 약 125 MPa에서 31 MPa (E = 40 GPA를 가정)로 감소하며, 이는 유리 섬유의 압축 강도 (보통 300-500 MPa)보다 훨씬 낮습니다.
실패의 모드 변화 : 짧은 막대 (λ <50)는 주로 분쇄 실패를 경험하는 반면, 긴 막대 (λ> 80)는 불안정성으로 인해 좌굴 고장을 겪습니다. 실제 베어링 용량은 재료 압축 강도의 10% -30%에 불과합니다.
응력 분포의 균일 성
종말 제약 효과 : 축 압축 하에서, 응력 집중은 긴 강화의 최종 제약 영역에서 발생하며, 중간 영역의 횡 팽창은 포아송의 효과로 인해 방해가되지 않아 불균일 한 응력 필드를 형성합니다.
섬유 골절 구배 : 긴 막대의 섬유 파괴는 끝에서 중간까지 연장되며, 골절 표면 사이의 거리는 λ가 증가함에 따라 감소하여 베어링 용량의 계단이 감소합니다.
물질 이방성 증폭
약한 측면 성능 : 유리 섬유 강화의 측면 전단 강도 (약 30-50 MPa)는 축 압축 강도의 1/10에 불과합니다. 종횡비가 증가함에 따라 측면 제약 조건 요구 사항과 재료 속성 사이의 모순이 강화됩니다.
인터페이스 디 닝 딩 가속도 : 긴 막대에서 섬유와 매트릭스 사이의 인터페이스 디 밴딩은 로컬에서 전반적으로 확장되어 전체 압축 강성이 줄어 듭니다.
2 ing 분쇄 및 분할 실패를위한 중요한 조건
1. 분쇄 실패
트리거 메커니즘 : 축 압축 응력이 유리 섬유의 미세 구조 베어링 한계를 초과 할 때 발생합니다.
임계 조건 :
응력 상태 : σ _ 축 방향 ≥ σ _ 압축 변형 (300-500 MPa).
파괴적 특징 : 섬유 다발 크러싱, 매트릭스 조각화, 단면에 45 ° 전단 슬립 평면이있는 강렬한 소음이 동반됩니다.
가늘고 비율 제한 : 일반적으로 불안정 효과를 무시할 수있는 λ <50의 짧은 막대에서 발생합니다.
2. 분할 실패
트리거 메커니즘 : 측면 인장 응력이 섬유 매트릭스 계면 결합 강도 또는 재료 인장 강도를 초과 할 때 발생합니다.
임계 조건 :
응력 상태 : σ _transverse ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) 또는 τ _interface ≥ τ _ond_strend (10-20 MPa).
손상 특성 : 축 방향을 따라 여러 평행 균열이 생성되며 '콤'단면과 함께 매트릭스 필링과 함께 생성됩니다.
종횡비의 감도 영역 : 50 <λ <80 인 경우 불안정성 및 측면 제약의 커플 링 효과로 인해 분할 실패 확률이 크게 증가합니다.
3 identify 파괴 모드를 식별하기위한 기준
종횡비 λ 및 재료 성능 매개 변수에 따라 실패 모드 차별 기준을 설정할 수 있습니다.
파괴적인 모드를 식별하기위한 기준
λ ≤ λ _cr1 (약 50)의 분쇄 및 파괴 및 σ _ 축 방향 ≥ σ _compressive_strend
분할 실패 : λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (약 80) 및 σ _transverse ≥ σ _tensile_strend 또는 τ _interface ≥ τ _ond_strend
좌굴 실패 λ> λ _cr2 및 σ _ 축 방향 <σ _cr (Euler Critical Stress)
4. 엔지니어링 애플리케이션 제안
짧은 강화 설계 (λ ≤ 50) :
고 계수 수지 매트릭스 (E ≥ 50 gpa)를 사용하여 재료 압축 강도의 주요 제어를 위해 불안정성 능력을 향상시킵니다.
국소 분쇄를 피하기 위해 ≥ 20 mm의 단면 직경을 권장하십시오.
중간 길이 강화 설계 (50 <λ≤ 80) :
압축 강도와 측면 구속 성능은 동시에 확인해야합니다. 탄소 섬유 와인딩 강화 또는 표면 모래 모세포 처리를 사용하는 것이 좋습니다.
최소 보호 층 두께는 분할 및 팽창을 방지하기 위해 보강재의 직경의 2.5 배 이상입니다.
긴 강화 설계 (λ> 80) :
안정성 검증을 수행하거나 강관 제한 유리 섬유 강화의 복합 구조를 사용해야합니다.
정상 비율을 λ ≤ 100으로 제한하십시오.
5 、 연구 프론티어
멀티 스케일 시뮬레이션 : 분자 역학 유한 요소 커플 링 모델을 사용하여 섬유 골절과 계면 디 밴딩 사이의 경쟁 메커니즘을 드러냅니다.
지능형 모니터링 : 분할 및 손상의 초기 징후에 대한 실시간 경고를 제공하기 위해 섬유 브래그 그레이팅을 기반으로 변형 모니터링 시스템을 개발합니다.
새로운 매트릭스 재료 : 균열 전파를 지연시키기 위해 마이크로 캡슐을 통해 치유제를 방출하는자가 치유 수지 매트릭스를 개발했습니다.
유리 섬유 강화의 압축 성능 설계는 종횡비, 재료 이방성 및 고장 모드의 커플 링 효과를 종합적으로 고려해야합니다. 정제 된 분석 및 혁신적인 설계를 통해 해양 공학 및 지진 구조와 같은 높은 수요 시나리오에서의 응용 잠재력을 크게 확장 할 수 있습니다.
