Je! Ni kwanini utendaji wa kusisitiza wa uimarishaji wa fiberglass unaathiriwa kwa urahisi na uwiano wa kipengele? Je! Ni hali gani muhimu za kusagwa na uharibifu wa kugawanyika?

Utendaji wa kuvutia wa uimarishaji wa fiberglass unaathiriwa kwa urahisi na uwiano wa kipengele, na hali muhimu za kukandamiza kushindwa na kugawanyika kwa kugawanyika zinahusiana sana na mali ya nyenzo na usambazaji wa mafadhaiko. Ifuatayo ni uchambuzi maalum:

1 、 Utaratibu wa ushawishi wa uwiano wa kipengele juu ya utendaji wa ngumu

Uwiano wa kipengele (λ, hufafanuliwa kama uwiano wa urefu mzuri wa sehemu kwa radius ya chini ya mzunguko wa sehemu yake ya msalaba) ni jambo muhimu kwa ushawishi wa utendaji wa uimarishaji wa fiberglass, na utaratibu wake wa hatua ni kama ifuatavyo:

Athari ya utulivu mkubwa

Euler hupunguza mkazo muhimu: Kadiri uwiano wa kipengele unavyoongezeka, Euler akisisitiza mafadhaiko muhimu (σ _cr = π ² E/(λ ²)) hupungua sana. Kwa mfano, wakati λ inapoongezeka kutoka 40 hadi 80, σ _cr hupungua kutoka karibu MPa 125 hadi 31 MPa (kudhani E = 40 GPa), ambayo ni chini sana kuliko nguvu ya kushinikiza ya nyuzi za glasi (kawaida 300-500 MPa).

Mabadiliko ya hali ya kutofaulu: Baa fupi (λ <50) hupata uzoefu wa kukandamiza, wakati baa ndefu (λ> 80) zinashindwa kwa sababu ya kukosekana kwa utulivu. Uwezo halisi wa kuzaa ni 10% -30% tu ya nguvu ya nyenzo ngumu.

Umoja wa usambazaji wa mafadhaiko

Athari ya kizuizi cha mwisho: Chini ya compression ya axial, mkusanyiko wa mafadhaiko hufanyika katika eneo la kizuizi cha mwisho wa uimarishaji mrefu, na upanuzi wa eneo la kati unazuiliwa kwa sababu ya athari ya Poisson, na kutengeneza uwanja wa dhiki usio sawa.

Fiber Fracture Gradient: Fracture ya nyuzi katika baa ndefu huenea kutoka mwisho hadi katikati, na umbali kati ya nyuso za kupunguka hupungua na kuongezeka kwa λ, na kusababisha kupungua kwa uwezo wa kuzaa.

Upandishaji wa vifaa vya anisotropy

Utendaji dhaifu wa baadaye: Nguvu ya baadaye ya shear ya uimarishaji wa fiberglass (karibu 30-50 MPa) ni 1/10 tu ya nguvu ya kushinikiza ya axial. Kadiri uwiano wa kipengele unavyoongezeka, utata kati ya mahitaji ya kizuizi cha baadaye na mali ya nyenzo inazidi.

Kuongeza kasi ya Kuongeza Maingiliano: Mageuzi ya kigeuzi kati ya nyuzi na matrix katika baa ndefu hupanuka kutoka kwa kawaida hadi kwa jumla, kupunguza ugumu wa jumla.

2 、 Masharti muhimu ya kusagwa na kugawanyika kushindwa

1. Kukosekana kwa Kukandamiza

Utaratibu wa Trigger: Inatokea wakati dhiki ya kushinikiza ya axial inazidi kikomo cha kuzaa kwa nyuzi ya glasi.

Hali mbaya:

Hali ya mafadhaiko: σ _ axial ≥ σ _ mnachuja wa kushinikiza (300-500 MPa).

Vipengele vya uharibifu: Kukandamiza kwa nyuzi, kugawanyika kwa matrix, na ndege ya kuingiliana ya shear 45 katika sehemu ya msalaba, ikifuatana na kelele kali.

Upungufu wa kiwango cha uwiano: Kawaida hufanyika katika baa fupi na λ <50, ambapo athari ya kutokuwa na utulivu inaweza kupuuzwa.

2. Kugawanya kushindwa

Utaratibu wa Trigger: Inatokea wakati dhiki ya tensile ya baadaye inazidi nguvu ya matrix ya nguvu ya kushikamana au nguvu ya nyenzo.

Hali mbaya:

Hali ya Dhiki: σ _transverse ≥ σ _tensile_strend (50-100 MPa) au ed _interface ≥ vene _ond_strend (10-20 MPa).

Tabia za Uharibifu: Nyufa nyingi zinazofanana hutolewa kando ya mwelekeo wa axial, na sehemu ya 'kama ' sehemu ya msalaba na inaambatana na matrix peeling.

Ukanda wa uelekezaji wa uwiano wa kipengele: Wakati 50 <λ <80, uwezekano wa kugawanyika kushindwa huongezeka sana kwa sababu ya athari ya kuunganishwa kwa kukosekana kwa utulivu na vikwazo vya baadaye.

3 、 Viwango vya kutambua njia za uharibifu

Kulingana na uwiano wa kipengele na vigezo vya utendaji wa nyenzo, vigezo vya ubaguzi wa hali ya kutofaulu vinaweza kuanzishwa:

Viwango vya kutambua njia za uharibifu

Kukandamiza na uharibifu wa λ ≤ λ _cr1 (takriban 50) na σ _ axial ≥ σ _compressive_strend

Kugawanyika kushindwa: λ _cr1 <λ ≤λ _cr2 (karibu 80) na σ _transverse ≥ σ _tensile_strend au ed _interface ≥ _ond_strend

Kushindwa kwa Buckling λ> λ _cr2 na σ _ axial <σ _cr (Euler dhiki muhimu)

4 、 Mapendekezo ya Maombi ya Uhandisi

Ubunifu mfupi wa uimarishaji (λ ≤ 50):

Udhibiti muhimu wa nguvu ya kushinikiza ya nyenzo, kwa kutumia matrix ya hali ya juu ya modulus (E ≥ 50 GPa) ili kuongeza uwezo wa kupambana na utulivu.

Pendekeza kipenyo cha sehemu ya mm ≥ 20 mm ili kuzuia kusagwa kwa mitaa.

Ubunifu wa urefu wa kati (50 <λ≤ 80):

Nguvu zote mbili za kushinikiza na utendaji wa kizuizi cha baadaye zinahitaji kuthibitishwa wakati huo huo. Inapendekezwa kutumia uimarishaji wa vilima vya kaboni au matibabu ya mchanga wa uso.

Unene wa safu ya kinga ya chini ni ≥ mara 2.5 kipenyo cha vifaa vya kuimarisha kuzuia kugawanyika na upanuzi.

Ubunifu mrefu wa uimarishaji (λ> 80):

Uthibitishaji wa utulivu lazima ufanyike, au muundo wa mchanganyiko wa bomba la chuma la chuma linaloweza kutumiwa lazima litumike.

Punguza uwiano wa kipengele kwa λ ≤ 100 ili kuepusha kutofaulu kwa nguvu.

5 、 Frontiers za Utafiti

Uigaji wa Multiscale: Kutumia mfano wa kiunganishi cha nguvu ya Masi, onyesha utaratibu wa ushindani kati ya kupunguka kwa nyuzi na kujadili kwa pande zote.

Ufuatiliaji wenye busara: Kuendeleza mfumo wa ufuatiliaji wa shida kulingana na viboreshaji vya Bragg ili kutoa onyo la wakati halisi la ishara za mapema za kugawanyika na uharibifu.

Nyenzo mpya ya Matrix: iliendeleza matrix ya kujiponya mwenyewe ambayo hutoa mawakala wa uponyaji kupitia microcapsules kuchelewesha uenezaji wa ufa.

Ubunifu wa utendaji wa uimarishaji wa fiberglass unahitaji kuzingatia kikamilifu uwiano wa kipengele, anisotropy ya nyenzo, na athari za kuunganishwa za njia za kutofaulu. Kupitia uchambuzi uliosafishwa na muundo wa ubunifu, uwezo wake wa matumizi katika hali ya mahitaji makubwa kama vile uhandisi wa baharini na miundo ya seismic inaweza kupanuliwa sana.