Pse performanca kompresive e përforcimit të tekstil me fije qelqi ndikohet lehtësisht nga raporti i aspektit? Cilat janë kushtet kritike për shtypjen dhe ndarjen e dëmtimit?

Performanca kompresive e përforcimit të tekstil me fije qelqi ndikohet lehtësisht nga raporti i aspektit, dhe kushtet kritike për dështimin e shtypjes dhe dështimin e ndarjes janë të lidhura ngushtë me vetitë materiale dhe shpërndarjen e stresit. Më poshtë është një analizë specifike:

1 、 Mekanizmi i ndikimit të raportit të aspektit në performancën kompresive

Raporti i aspektit (λ, i përcaktuar si raporti i gjatësisë efektive të një komponenti me rrezen minimale të rrotullimit të seksionit të tij kryq) është një faktor kryesor ndikues në performancën kompresive të përforcimit të tekstil me fije qelqi, dhe mekanizmi i tij i veprimit është si më poshtë:

Efekt i paqëndrueshmërisë mbizotërues

Euler Buckling Stresi Kritik: Ndërsa raporti i aspektit rritet, stresi kritik i Euler që shtrëngon (σ _CR = π ² E/(λ ²)) zvogëlohet ndjeshëm. Për shembull, kur λ rritet nga 40 në 80, σ _CR zvogëlohet nga rreth 125 MPa në 31 MPa (duke supozuar E = 40 GPA), e cila është shumë më e ulët se forca kompresive e fibrave të qelqit (zakonisht 300-500 MPa).

Ndryshimi i modalitetit të dështimit: Shufrat e shkurtër (λ <50) kryesisht përjetojnë dështim shtypës, ndërsa shufrat e gjata (λ> 80) i nënshtrohen dështimit të shtrëngimit për shkak të paqëndrueshmërisë. Kapaciteti aktual i mbajtjes është vetëm 10% -30% e forcës kompresive të materialit.

Jo uniformitet i shpërndarjes së stresit

Efekti i kufizimit fundor: Nën kompresimin boshtor, përqendrimi i stresit ndodh në zonën e kufizimit fundor të përforcimit të gjatë, dhe zgjerimi tërthor i zonës së mesme pengohet për shkak të efektit të Poisson, duke formuar një fushë stresi jo-uniforme.

Shkalla e frakturës së fibrave: Fraktura e fibrave në shufra të gjata shtrihet nga fundi në mes, dhe distanca midis sipërfaqeve të frakturës zvogëlohet me rritjen e λ, duke rezultuar në një ulje të ngritur të kapacitetit të mbajtjes.

Amplifikim i anizotropisë materiale

Performanca e dobët anësore: Forca anësore e qethjes së përforcimit të tekstil me fije qelqi (rreth 30-50 MPa) është vetëm 1/10 e forcës kompresive boshtore. Ndërsa raporti i aspektit rritet, kontradikta midis kërkesave të kufizimit anësor dhe vetive materiale intensifikohet.

Përcaktimi i ndërfaqes për përshpejtimin e ndërfaqes: Ndërfaqja që debuton midis fibrave dhe matricës në shufrat e gjata zgjerohet nga lokale në përgjithësi, duke zvogëluar ngurtësinë e përgjithshme kompresuese.

2 、 Kushtet kritike për dështimin e shtypjes dhe ndarjes

1. Dështimi i shtypjes

Mekanizmi i shkaktimit: Ndodh kur stresi kompresiv boshtor tejkalon kufirin e mbajtjes mikrostrukturore të fibrës së qelqit.

Gjendja kritike:

Gjendja e stresit: σ _ bosht ≥ σ _ tendosje kompresive (300-500 MPa).

Karakteristikat shkatërruese: Shtrydhja e paketave të fibrave, fragmentimi i matricës, me një aeroplan rrëshqitje qethjeje prej 45 ° në seksion kryq, i shoqëruar me zhurmë të fortë.

Kufizimi i raportit të hollë: zakonisht ndodh në shufra të shkurtra me λ <50, ku efekti i paqëndrueshmërisë mund të injorohet.

2. Ndarja e dështimit

Mekanizmi i shkaktimit: Ndodh kur stresi anësor i tensionit tejkalon forcën e lidhjes së ndërfaqes së matricës së fibrave ose forcën e tensionit material.

Gjendja kritike:

Gjendja e stresit: σ _Transverse ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) ose τ _interface ≥ τ _ond_strend (10-20 MPa).

Karakteristikat e dëmtimit: çarje të shumta paralele gjenerohen përgjatë drejtimit boshtor, me një seksion kryq 'krehër si ' dhe shoqërohen me zhvishem të matricës.

Zona e ndjeshmërisë së raportit të aspektit: Kur 50 <λ <80, probabiliteti i ndarjes së dështimit rritet ndjeshëm për shkak të efektit bashkues të paqëndrueshmërisë dhe kufizimeve anësore.

3 、 Kriteret për identifikimin e mënyrave shkatërruese

Bazuar në raportin e aspektit λ dhe parametrat e performancës materiale, mund të vendosen kriteret e diskriminimit të mënyrës së dështimit:

Kriteret për identifikimin e mënyrave shkatërruese

Shtypja dhe shkatërrimi i λ ≤ λ _CR1 (afërsisht 50) dhe σ _ bosht ≥ σ _COcompressive_strend

Dështimi i ndarjes: λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (rreth 80) dhe σ _transverse ≥ σ _tensile_strend ose τ _interface ≥ τ _ond_strend

Dështimi i shtrëngimit λ> λ _cr2 dhe σ _ bosht <σ _cr (stresi kritik i Euler)

4 、 Sugjerime për aplikimin e inxhinierisë

Dizajni i Shkurtër i Përforcimit (λ ≤ 50):

Kontrolli kryesor i forcës kompresive të materialit, duke përdorur matricën e rrëshirës së modulit të lartë (E ≥ 50 GPA) për të përmirësuar aftësinë kundër paqëndrueshmërisë.

Rekomandoni një diametër kryq seksional prej ≥ 20 mm për të shmangur shtypjen lokale.

Dizajni i përforcimit të gjatësisë së mesme (50 <λ≤ 80):

Të dy forca kompresive dhe performanca e kufizimit anësor duhet të verifikohen njëkohësisht. Rekomandohet të përdorni përforcimin e dredha -dredha të fibrave të karbonit ose trajtimin e rërës në sipërfaqe.

Trashësia minimale e shtresës mbrojtëse është 2,5 herë më shumë se diametri i materialit të përforcimit për të parandaluar ndarjen dhe zgjerimin.

Dizajni i gjatë i përforcimit (λ> 80):

Verifikimi i stabilitetit duhet të bëhet, ose duhet të përdoret një strukturë e përbërë e tubit të bllokuar të tubit të çelikut.

Kufizoni raportin e aspektit në λ ≤ 100 për të shmangur dështimin mbizotërues të Eulerit.

5 、 Kufiret e Kërkimit

Simulimi multiscale: Përdorimi i një modeli të bashkimit të elementeve të fundme të dinamikës molekulare, zbuloni mekanizmin konkurrues midis frakturës së fibrave dhe debutimit ndërfacial.

Monitorimi Inteligjent: Zhvilloni një sistem të monitorimit të tendosjes bazuar në fibrat e fibrave për të siguruar paralajmërim në kohë reale për shenjat e hershme të ndarjes dhe dëmtimit.

Materiali i ri i matricës: Zhvilluar një matricë rrëshirë vetë-shëruese që lëshon agjentë shërues përmes mikrokapsulave për të vonuar përhapjen e plasaritjes.

Dizajni i performancës kompresive të përforcimit të tekstil me fije qelqi duhet të konsiderojë në mënyrë gjithëpërfshirëse raportin e aspektit, anizotropinë materiale dhe efektet bashkuese të mënyrave të dështimit. Përmes analizës së rafinuar dhe dizajnit inovativ, potenciali i tij i aplikimit në skenarë të kërkesës së lartë siç janë inxhinieria detare dhe strukturat sizmike mund të zgjerohen ndjeshëm.