1 Réamhrá
Tá go leor buntáistí ag baint le comhchodach eapocsa athneartaithe le snáithín carbóin (CFRP) amhail dlús íseal, neart sonrach ard, dolúbthacht shonrach ard, friotaíocht tuirse, friotaíocht creimeadh agus airíonna meicniúla maithe. Úsáidtear go forleathan é san aeraspás agus i struchtúir eile atá crua ó thaobh an chomhshaoil de, teas tais agus tionchar. Tá tionchar fachtóirí comhshaoil ar ábhair ag éirí níos soiléire. Le blianta beaga anuas, tá líon mór staidéar déanta ag scoláirí baile agus eachtrannacha ar éifeachtaí timpeallachta te agus tais ar chomhchodanna CFRP [1] agus tionchar an tionchair ar chomhchodanna CFRP. Fuair an staidéar amach go n-áirítear le tionchar na timpeallachta te agus tais ar chomhchodanna CFRP plaisteachú maitrís [2, scoilteadh [31 agus airíonna comhéadain snáithín-maitrís lagaithe [2'3'5], lúbadh comhchodach CFRP le méadú ar am cóireála teasa fliuch). Léirigh airíonna meicniúla na feidhmíochta [2, airíonna lomadh luaidhe agus idir-lannacha [2, 1 agus airíonna teanntachta statach [3'6'7] treocht anuas. Rinne Woldesenbet et al. [8,9] staidéar ar airíonna meicniúla tionchair chomhchodanna ag rátaí brú arda tar éis cóireála teasa fliuch, agus fuair siad amach gur fheabhsaigh an timpeallacht te agus tais neart tionchair na gcomhchodanna. Léirítear gur féidir le hionsú taise ábhar ilchodach feabhas a chur ar airíonna meicniúla tionchair ábhar faoi choinníollacha áirithe, rud atá sách difriúil ó na torthaí turgnamhacha faoi choinníollacha leath-statach. Is é an phríomhobair taighde reatha ná éifeacht teasa tais (lena n-áirítear tumoideachas uisce) ar airíonna tionchair ísealluais ilchodach maitrís roisín athneartaithe le snáithín. Rinne Pan Wenge et al [10] staidéar ar airíonna comhbhrúite lannáin ilchodacha snáithínghloine/eapocsa fite dháthoiseacha tar éis tionchair ísealluais ag teocht an tseomra agus faoi choinníollacha te agus tais (tumoideachas uisce 65 °C). 4. Faightear an lannán faoin timpeallacht te agus tais tar éis turraing ísealluais. Laghdaítear an fheidhmíocht chomhbhrúite go suntasach. Rinne Karasek et al. [1] staidéar ar éifeachtaí taise agus teochta ar thionchar ilchodach graifíte/eapocsa, agus fuair siad iad i dtimpeallachtaí ísealteochta agus teocht an tseomra. Is beag éifeacht atá ag taise ar an bhfuinneamh tosaigh agus ar ionsú fuinnimh an damáiste. Rinne Yucheng zhong et al [12,13] tástáil tionchair ísealluais ar lannáin ilchodacha tar éis cóireála teasa fliuch. Tugtar i gcrích go laghdaíonn an timpeallacht te agus tais damáiste tionchair an lannáin go suntasach. Feabhas a chur ar fhriotaíocht tionchair lannán. Rinne Krystyna et al. [14] staidéar ar thionchar ísealluais ilchodach snáithín gloine araimíde/eapocsa tar éis cóireála teasa fliuch (tumoideachas in uisce 70 °C), agus fuair siad limistéar damáiste tionchair níos lú tar éis cóireála teasa fliuch. Is cúis le damáiste dí-lannaithe taobh istigh den sampla é seo, rud a ionsúnn níos mó fuinnimh le linn tionchair agus a chuireann cosc ar fhoirmiú dí-lannaithe. Is léir ón méid thuas go bhfuil éifeacht chur chun cinn agus éifeacht lagaithe ag tionchar na timpeallachta teasa tais ar dhamáiste tionchair ábhar ilchodach. Dá bhrí sin, tá gá le tuilleadh taighde agus fíoraithe. Maidir le tionchar, mhol agus bhunaigh Mei Zhiyuan et al [15] samhail anailíse dinimic treáite dhá chéim (treá lomadh agus treá leanúnach) de lannáin ilchodacha athneartaithe le snáithín faoi thionchar ardluais. Rinne Guiping Zhao et al. [16] trí chineál luasanna éagsúla (níos lú ná, cothrom le agus níos mó ná an luas teorann bhailistíoch) ar fheidhmíocht tionchair agus damáiste an eiseamail tar éis trí chineál lannán, ach níor chuir siad tionchar na timpeallachta teasa tais ar an damáiste tionchair san áireamh. Bunaithe ar an litríocht thuas, níl iniúchadh breise déanta fós ar an taighde gaolmhar ar thionchar na timpeallachta fliucha agus te ar na lannáin ilchodacha athneartaithe le snáithín. Sa pháipéar seo, rinneadh staidéar ar shaintréithe damáiste tionchair lannáin ilchodacha snáithín carbóin/eapocsa sáithithe le teas fliuch faoi choinníollacha folctha uisce 70 °C. Rinneadh anailís ar éifeachtaí na timpeallachta te agus tais ar shaintréithe teipe tionchair ilchodach trí chomparáid a dhéanamh le samplaí tirime teocht an tseomra. Sa turgnamh, rinneadh tionchar ar na lannáin CFRP ar na lannáin CFRP ag 45 m/s, 68 m/s agus 86 m/s. Tomhaiseadh an luas roimh agus tar éis an tionchair. Rinneadh anailís ar thionchar na timpeallachta te agus tais ar fheidhmíocht ionsúcháin fuinnimh na lannán. Baineadh úsáid as scanadh-c ultrasonaic chun damáiste inmheánach an lannáin a bhrath, agus rinneadh anailís ar thionchar luas an tionchair ar an limistéar briste. Baineadh úsáid as an micreascóp leictreon scanadh agus an córas micreascópach tríthoiseach ultra-dhoimhne chun tréithe meiseascópacha an damáiste samplach a bhreathnú, agus rinneadh anailís ar dhamáiste an tsampla de réir na timpeallachta teasa tais. Tionchar na ngnéithe.
2 Ábhair agus modhanna turgnamhacha
2. 1 Ábhar agus ullmhúchán
Ábhar ilchodach roisín eapocsa snáithín carbóin (T300/EMl 12), réamh-thumoideachas arna sholáthar ag Jiangsu Hengshen Co., Ltd., tiús réamh-thumoideachas aonchiseal de 0.137 mm le codán toirte snáithín de 66%. Leagtar an painéal lannaithe ar urlár an chiseal, méid 115mm x 115mln. Úsáidtear próiseas foirmithe umar brú te. Taispeántar léaráid an phróisis leigheasta arna hullmhú ag an bpróiseas i bhFíor 1. Ar dtús, ardaigh an áit chónaithe ó theocht an tseomra go 80 oC ag ráta téimh de 1 go 3 oC/nóim, ansin coinnigh te ar feadh 30 nóiméad, teas go 130 oC ag ráta téimh de 113 oC/nóim, coinnigh te ar feadh 120 nóiméad, laghdaigh go 600C ag ráta fuaraithe tairiseach, agus ansin an brú a bhaint agus a scaoileadh, agus a scaoileadh.
2. 2 Cóireáil teasa fliuch
Tar éis ullmhú an eiseamail, rinneadh cóireáil teasa fhliuch ar an sampla de réir shonraíocht HB 7401-96.171 "Modh turgnamhach ionsúcháin taise i dtimpeallacht fhliuch te do shraith ilchodach ilchodach bunaithe ar roisín". Ar dtús, cuirtear an eiseamal i seomra triomú teirmeastatach ag 70 céim C le triomú. Déantar é a mheá go rialta ag baint úsáide as cothromaíochtaí go dtí go mbíonn caillteanas cáilíochta an eiseamail cobhsaí ag nach mó ná 0.02%, is é an luach taifeadta ag an am seo Mais Thirim Innealtóireachta G. Tar éis a thriomú, cuirtear an eiseamal in uisce 70 céim C le haghaidh cóireála teasa fhliuch. De réir shonraíocht HB 7401. Déanann an modh a shonraítear i 96 "cáilíocht an eiseamail a thomhas gach lá, taifeadta mar Gi, agus taifeadann sé an t-athrú ar ionsú taise Mi. Is é léiriú ionsú taise an eiseamail lannaithe CFRP:
Tá an fhoirmle mionsonraithe: Is é Mi ionsú taise an eiseimileir, is é Gi an cáilíocht tar éis don sampla taise a ionsú, agus is é g cáilíocht innealtóireachta staid thirim an eiseimileir.
2. 3 Turgnamh Tionchair
Rinneadh an turgnamh tionchair ardluais ar an lannán CFRP ar chanóin aeir ardluais le trastomhas 15 mm. Áirítear leis an bhfeiste tástála tionchair ardluais (féach Fíor 2) gunna aeir ardluais, feiste tomhais luais léasair roimh agus tar éis an tionchair, corp an urchair, daingneán suiteála eiseamal (cúinne uachtarach ar dheis Fíor 2), agus feiste aisghabhála sábháilteachta chorp an urchair. Is urchar sorcóireach ceannchónach é corp an urchair (Fíor 2), agus is é 24.32 g toirt an urchair le trastomhas 14.32 mm; is é luas an tionchair 45 m/s (fuinneamh tionchair 46 J), 68 m/s (fuinneamh tionchair 70 J), 86 m/s (fuinneamh tionchair 90 J).
2. 4 Brath damáiste ar eiseamail
Tar éis don tionchar a bheith air, úsáidtear pláta imeallach an chiseal lannaithe ilchodach eapocsa ilchodach datha snáithín carbóin chun an damáiste tionchair inmheánach a bhaineann leis an pláta lannaithe CFRP a bhrath, agus déantar limistéar teilgean an limistéir damáiste tionchair a thomhas leis an mbogearra anailíse íomhá UTwim, agus breathnaítear ar ghnéithe mionsonraithe an scrios trasghearrthach trí mhicreascóp leictreon scanála agus córas micreascópach 3D ultra-doimhneacht réimse.
3 Torthaí agus plé
3. 1 Saintréithe ionsúcháin taise eiseamal
Tar éis 37.7 lá san iomlán, is é 1.780% meán an ionsú taise sáithithe, le ráta idirleata de 6.183x10.7lllnl2/s. Taispeántar cuar ionsúcháin taise an eiseamail lannaithe CFRP i bhFíor 3. Mar is léir ó Fhíor 3, tá an ráta fáis tosaigh d'ionsú taise an eiseamail líneach, tar éis na céime líneaí, tosaíonn an ráta fáis d'ionsú taise ag meath, ag sroicheadh leibhéal seasta tar éis thart ar 23 lá, agus ag sroicheadh sáithiúcháin ionsúcháin taise tar éis tréimhse ama. Dá bhrí sin, cloíonn ionsú taise an eiseamail leis an modh ionsúcháin taise dhá chéim: tá an chéad chéim d'ionsú taise mar gheall ar chomhghníomhaíocht teochta agus taise, tá póir, poill, scoilteanna agus lochtanna eile sa taise tríd an ábhar féin a scaipeann go dtí taobh istigh den ábhar; Tá an idirleathadh uisce mall agus sroicheann sé sáithiúchán de réir a chéile ag an gcéim seo.
3. Saintréithe scriosta dealraitheacha an bhoird lannaithe 2-chiseal
Luas tionchair 86 m/s nuair a bhíonn próifíl scriosta dealraitheach tosaigh agus chúl an eiseamail ar léarscáil. De réir an tsampla teocht an tseomra thirim, tá cruth scriosta tosaigh an eiseamail sáithithe te fliuch níos cosúla le cruth an dá eiseamal sa tionchar, mar gheall ar scoilteanna sa bhunchiseal, agus tá sleamhnú áirithe feadh an chéad chiseal snáithín. Fágann sé seo go mbíonn cruth éilipseach nó dronuilleogach ar an tosaigh, agus chomh maith le scoilteanna sa tsubstráit a fheiceáil, is féidir na snáithíní a fheiceáil briste. De réir an tsampla teocht an tseomra thirim, is féidir a fheiceáil go bhfuil cruth scriosta ar chúl an tsampla sáithithe te fliuch ar chúl an tsampla, teocht an tseomra thirim, go bhfuil bolg áirithe ar chúl an tsampla feadh threo an tionchair, agus go bhfuil scoilt trasnach ann. Is léir go bhfuil trí chineál scriosta ann i mbriseadh an tsnáithín, scoilteadh an bhoinn agus scoilteadh idirchiseal (srathú). Ardaítear an chuid dheireanach den snáithín ach ní bhristear é, agus níl ann ach sraitheadh agus scoilteadh snáithín/bonn. Tá difríocht idir an scoilteadh snáithín freisin, mar is léir ó chomparáid idir an damáiste tosaigh agus an chúl. Is é an tosaigh is cúis le briseadh an tsnáithín agus an tsubstráit mar gheall ar chomhbhrú agus ar lomadh. Is é an cúl is cúis le síneadh agus briseadh an tsnáithín agus sraitheadh an tsubstráit. Léiríonn Fíor 4 luas turrainge de 45 m/s, 68 m/s, 86 m/s nuair a dhéantar scanadh ar an damáiste inmheánach C don eiseamal. Is é an limistéar a léirítear leis an líne liath bhabhta l i lár an fhigiúir an limistéar teilgthe den phoill damáiste. Léiríonn an líne dhubh os cionn agus faoi bhun gach cairt bhig an limistéar don limistéar atá ag feannadh ar ais den eiseamal. Is é an limistéar atá marcáilte sa líne bhán i bhfíor (b) (d) (f) an damáiste inmheánach don eiseamal feadh na teorann. Taispeánann an graf go méadaíonn an fuinneamh tionchair de réir mar a mhéadaíonn luas an tionchair. Tá an pláta lannaithe in ann níos mó fuinnimh a ionsú le linn tionchair (féach Fíor 6 le haghaidh luachanna sonracha), rud a fhágann go bhfuil méadú ar limistéar teilgean damáiste lannaithe: tríd an sampla teocht an tseomra tirim a chur i gcomparáid leis an bpictiúr den eiseamal sáithithe fliuch-te, is féidir a fheiceáil go bhfuil damáiste inmheánach (líne bhán) den eiseamal a tháirgtear feadh na teorann i riocht sáithithe fliuch-te an eiseamal, den chuid is mó mar gheall ar an bpróiseas ionsúcháin. Mar gheall ar phlaisteacht an tsubstráit sa phláta lannaithe agus lagú an chomhéadain snáithín-bonn, bíonn tionchar áirithe ag an teorainn ar an pláta lannaithe le linn an phróisis tionchair. De réir an fhigiúir, níl an limistéar feannadh cúil (líne dhubh) den eiseamal i riocht tirim mórán difriúil ón riocht sáithithe fliuch te.
3. Na gnéithe millteach mionsonraithe den phainéal 3-shraith
Léiríonn an léarscáil gnéithe damáiste trasghearrthach den phláta comhpháirteach ciseal CFRP, arna thógáil ag an micreachóras 3D ultra-dhoimhne agus an scáthán leictreon scanadh, le luas tionchair 45 m/s, tirim agus fliuch agus te, go n-áirítear trí chineál scriosta i ndamáiste an eiseamail sa dá stát: scoilteadh snáithíneach, scoilteadh bonn agus scoilteadh idirchisealach. Ach tá bun an dá eiseamal scoilte ar bhealaí difriúla. Is é scoilteadh an tsubstráit i stát tirim an nasc idir an snáithín agus an tsubstráit. Mar sin féin, bíonn blúirí den tsubstráit ag titim amach mar thoradh ar scoilteadh an tsubstráit tar éis cóireála teasa fliuch. Cinntear feidhmíocht tionchair struchtúr an struchtúir agus díghrádú comhéadain tsubstráit snáithíneach i dtimpeallacht fhliuch agus te Wold-esenbet agus ábhair eile le chéile. Sa timpeallacht fhliuch agus the, bíonn méid áirithe uisce á ionsú ag pláta ciseal CFRP i mbonn roisín, agus cuirfidh uisce atá ag sceitheadh faoi deara go dtuaslagfaidh an tsubstráit roisín. Ní ionsúitear snáithín carbóin, agus mar sin ní mór leathnú fliuch a bheith eatarthu. Lagaíonn an difríocht seo an comhéadan idir an tsubstráit agus an snáithín, rud a laghdaíonn neart an tsubstráit. Nuair a bhíonn an t-ualach tionchair orthu, titeann blúirí an tsubstráit amach go héasca, rud a fhágann difríocht idir an comhéadan damáiste sampla teocht an tseomra thirim. Ó struchtúr mionsonraithe an scátháin leictrigh scanta, is léir gurb é scoilteadh scaoilte an phreasa den chuid is mó scoilteadh an choirp iar-bhonn fliuch agus te, agus go mbíonn an scoilteadh roimh an teas fliuch den chuid is mó sobhriste, agus go bhfuil an scoilteadh lomadh cothrománach idir na sraitheanna níos soiléire. Ón micreascóp optúil sa fhigiúr, is léir go bhfuil na foirmeacha scriosta difriúil sa dá chás, agus gurb é an stát tirim scrios idir-ghearrtha. Chun an scrios a ghearradh den chuid is mó, tar éis teas fliuch don fhoirm scriosta a bhfuil scrios srathach suntasach in éineacht leis, leathnaíonn cion an scriosta srathach. Is féidir é seo a fheiceáil ó mheicníocht uillinn an scriosta agus tréithe ionsúcháin fuinnimh. Chuir Mei Zhiyuan dhá chéim den ionradh teilgeán chun cinn: an chéim ghearradh agus an chéim ionradh leanúnach. Is é limistéar A sa sampla fliuch te an chéim scriosta lomadh, den chuid is mó toisc go ndéantar an pláta srathach a chomhbhrú agus a lomadh sa phróiseas tionchair chun an dífhoirmiú scriosta a fhoirmiú, is é limistéar b an chéim scriosta ionraidh leanúnach. Tá an chéim seo mar gheall go príomha ar laghdú ar luas ionraidh chorp an urchair faoi ghníomhaíocht chomhpháirt struis shínte an chiseal snáithíneach, agus déantar an fuinneamh a thiontú go príomha ina fhuinneamh brú sínte snáithíneach agus ina fhuinneamh briste idirchiseal (l 51), ionas nach bhfuil an briseadh snáithín el agus an briseadh snáithín roimhe sin i líne dhíreach. Sa sampla tirim, níl an feiniméan seo soiléir, agus tá an damáiste don phláta níos tromchúisí, tá staid scoilte ag pláta an chiseal. 3. 4 Anailís ar fhuinneamh ionsúcháin agus ar achar teilgean poill damáiste Taispeánann Fíor 5 an gaol idir teocht an tseomra thirim agus sáithiú te fliuch de luas lainseála agus cailliúint fuinnimh an choirp, ag luas teagmhais de thart ar 45 m/s, preabann teocht an tseomra thirim an urchair go léir, mar sin ní thaispeántar é sa fhigiúr. Mar is léir ó Fhíor 7, nuair a dhéantar an tástáil faoi sháithiú teirmeach fliuch, tá an caillteanas fuinnimh urchair tromchúiseach, agus méadaíonn cumas súchán an tsampla tar éis na cóireála teasa fliuch.
Is léaráid ghraif í Fíor 6 de limistéar teilgean luas teagmhais chorp an urchair agus poll damáiste an chiseal CFRP (marcálann an líne liath cuid de Fhíor 4), is féidir figiúr cuimsitheach (4), (5), (6) a fheiceáil: (1) de réir mar a mhéadaíonn luas an tionchair, méadaíonn limistéar teilgean phoill damáiste an chiseal CFRP; (2) Tá limistéar teilgean an phoill damáiste sa sampla i dteocht sheomra tirim níos mó ná limistéar sáithithe fliuch te; (3) nuair a bhíonn an luas tionchair thart ar 45 m/s, tá limistéar teilgean an phoill damáiste den phláta lannaithe tar éis cóireála teasa fliuch i bhfad níos mó ná limistéar teilgean an phoill damáiste den phláta lannaithe i riocht teocht sheomra tirim. Mhéadaigh limistéar teilgean damáiste an phoill l sampla sáithithe teirmeach fliuch faoi 85.1% agus ag luas turraing de thart ar 68 m/s, mhéadaigh an pláta lannaithe i riocht sáithithe fliuch agus teirmeach faoi 18.10%, mhéadaigh an luach ionsúcháin (Fíor 5) faoi 15.65%; Ag luas tionchair de thart ar 88 m/s, laghdaíodh an pláta lannaithe sa stát sáithithe fliuch agus teirmeach faoi 9.25%, agus mhéadaigh an luach ionsúcháin fós faoi 12.45%.
Bunaithe ar thorthaí taighde Yucheng Zhong agus táirgí eile, feabhsaíonn ionsú taise ábhar ilchodach treisithe le snáithín carbóin teorainn leaisteach agus friotaíocht tionchair an phláta lannaithe, agus comhcheanglaíonn sé achar teilgean phoill an damáiste den eiseamal teocht an tseomra thirim agus an eiseamal sáithithe te fliuch sa pháipéar seo (Fíor 4 sa líne liath). Is féidir comparáid a dhéanamh idir an léaráid gaoil le luas teagmhais an urchair-choirp agus achar teilgean phoill damáiste an chiseal CFRP, agus an damáiste srathach den bhord ceangail ciseal CFRP nuair a bhíonn an luas tionchair mar an gcéanna agus íseal. Tá achar phoill an damáiste den eiseamal sáithithe te fliuch sách mór. Tá sé seo mar gheall ar an gcóireáil teasa fliuch a dhéanann plaisteachú foshraith an chiseal CFRP, ag lagú comhéadan snáithín agus foshraith agus feidhmíocht idirchiseal, sa thionchar, leathnaíonn staid sáithithe teasa fliuch an eiseamal damáiste srathach, méadaíonn cion an damáiste. Bunaithe ar Wu Yixuan agus turgnaimh eile, tá a fhios againn go ndéanann an tsubstráit roisín an fuinneamh tionchair sa treo pábhála ingearach den chuid is mó a ionsú, ansin déanann plaisteachú an tsubstráit an eiseamal sáithithe fliuch agus te a ionsú níos mó fuinnimh le linn an phróisis tionchair, rud a fheabhsaíonn an fhriotaíocht tionchair, agus a mhéadaíonn limistéar teilgean an phoill damáiste; níl damáiste lannaithe CFRP sínte go hiomlán, tá an tionchar críochnaithe, mar sin nuair a bhíonn luas an tionchair níos airde, níl an chóireáil teasa fliuch ar limistéar teilgean damáiste lannaithe CFRP tromchúiseach a thuilleadh, ach mar gheall ar phlaisteachú roisín an tsubstráit, méadaítear an cumas ionsúcháin fós.
4 Conclúidí
(1) De réir mar a mhéadaíonn luas an tionchair, méadaíonn an limistéar teilgthe den phoill damáiste i lannán ilchodach roisín eapocsa treisithe le snáithín carbóin (CFRP), agus bíonn ráta fáis an phoill damáiste 孑L sa sampla ag teocht an tseomra thirim níos airde ná an ráta fáis faoi sháithiú teasa fliuch. Mór: (2) Nuair a bhíonn an luas tionchair 45 m/s, méadaítear limistéar teilgean damáiste an lannáin CFRP sa stát sáithithe teasa fliuch faoi 85.11%, nuair a bhíonn an luas tionchair 68 m/s, méadaítear limistéar teilgean damáiste an lannáin CFRP sa stát sáithithe teasa fliuch faoi 18% i gcomparáid leis an lannán CFRP sa stát teocht an tseomra thirim. Ag 10%, is é 86m/s an luas tionchair. Laghdaítear limistéar teilgean damáiste an lannáin cFRP sáithithe fliuch faoi 9.9% i gcomparáid leis an lannán cFRP teocht an tseomra thirim. 25%; (3) Tar éis don timpeallacht te agus tais tionchar a imirt ar an lannán cFRP, laghdaítear feidhmíocht idirchiseal an lannáin, rud a fhágann go leathnaítear an limistéar dí-lannaithe.
Am an phoist: 24 Meitheamh 2019