MEACANAIG AGUS INNLEADAIREACHD - Àireamhachadh Àireamhach agus Mion-sgrùdadh Dàta
Co-labhairt Acadaimigeach Meacanaig is Innleadaireachd — Àireamhachadh Àireamhach agus Mion-sgrùdadh Dàta 2019, 19-21 Giblean, 2019, Beijing
19-21 Giblean, 2019, Beijing, Sìona
Sgrùdadh air Giùlan Leudachaidh Sreathach de Phlàta Laminate Co-dhèanta Ath-neartaichte le Snàithleach Carbon Adhartach
Gong Yu1*, Wang Yana2, Peng Lei3, Zhao Libin4, Zhang Jianyu1
1Oilthigh Chongqing, Chongqing, 400044, Sìona
2Institiud Rannsachaidh Adhair Shìona Institiud Rannsachaidh Stuthan Adhair Beijing, Beijing, 100095, Sìona
3Ionad Rannsachaidh Teicneòlais Itealain Shìobhalta Beijing, Beijing, 102211, Sìona
4Oilthigh Adhair-eòlais is Speuradaireachd Beijing, Beijing, 100191, Sìona
Geàrr-chunntas’S e structar laminate aon de na rèiteachaidhean co-dhèanta as cumanta airson co-dhèantan, ach ’s e dì-laminachadh a’ phrìomh dhòigh fàilligeadh aige air sgàth feartan lag eadar-laminar. Tha rannsachadh air giùlan srathachaidh agus leudachaidh laminate ioma-fhilleadh a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an cleachdadh innleadaireachd air a bhith na chuspair teth am measg sgoilearan a-riamh. Anns a’ phàipear seo, tha toraidhean rannsachaidh dì-laminachadh co-dhèanta neartaichte le snàithleach gualain ann an Oilthigh Chongqing agus Obair-lann Briseadh Sgìths Oilthigh Aeronautics agus Astronautics Beijing air an toirt a-steach bho dhà thaobh de rannsachadh deuchainneach agus atharrais àireamhach. Mu dheireadh, thathas a’ ro-shealladh stiùireadh leasachaidh an raoin.
Prìomh fhaclan:Co-dhèanta neartaichte le snàithleach carbain, laminate, delamination, stratification sgìths
ro-ràdh
Tha feartan sàr-mhath aig stuthan co-dhèanta leithid neart sònraichte àrd agus stiffness sònraichte àrd, agus tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an aerospace, teicneòlas lùtha, agus còmhdhail catharra agus togail. Rè giullachd agus cleachdadh stuthan co-dhèanta, bidh na snàithleanan agus am maitrís a’ fulang diofar ìrean de mhilleadh fo luchd. Am measg nam modhan fàilligeadh cumanta airson laminates co-dhèanta tha milleadh eadar-fhilleadh agus milleadh taobh a-staigh sreathan. Air sgàth dìth neartachaidh ann an stiùireadh an tighead, tha feartan meacanaigeach taobhach an laminate bochd, agus tha e glè choltach gun tachair milleadh delamination fo luchdan buaidh bhon taobh a-muigh. Bidh tachairt agus leudachadh milleadh sreathach a’ leantainn gu lùghdachadh ann an cruas agus neart structarail, agus eadhon ag adhbhrachadh thubaistean tubaisteach.[1-3]Mar sin, tha an duilgheadas dì-laminachaidh a’ sìor fhàs draghail le dealbhadh structarail agus mion-sgrùdadh neart stuthan co-dhèanta, agus tha e riatanach giùlan leudachaidh sreathan stuthan co-dhèanta a sgrùdadh.[4].
Rannsachadh air giùlan leudachaidh sreathan laminate
1. Sgrùdadh deuchainneach
’S e cruas brisidh eadar-fhilleadh paramadair sònraichte de na feartan meacanaigeach eadar sreathan co-dhèanta. Chaidh inbhean deuchainn co-fhreagarrach a stèidheachadh airson cruas brisidh eadar-fhilleadh laminates aon-stiùiridh hibrid Seòrsa I, Seòrsa II agus I/II a dhearbhadh. Tha an uidheam deuchainn co-fhreagarrach air a shealltainn ann am Figear 1. Ach, gu tric bidh laminates ioma-stiùiridh de stuthan co-dhèanta air an cleachdadh anns an structar innleadaireachd fhèin. Mar sin, tha cudrom teòiridheach agus luach innleadaireachd nas cudromaiche aig an sgrùdadh deuchainneach air giùlan sreathanachaidh agus leudachaidh laminates ioma-stiùiridh. Bidh tòiseachadh agus leudachadh sreathan laminate ioma-fhilleadh a’ tachairt eadar eadar-aghaidhean le ceàrnan sreathan neo-riaghailteach, agus tha an giùlan leudachaidh sreathan gu math eadar-dhealaichte bho ghiùlan laminates aon-stiùiridh, agus tha an dòigh-obrach leudachaidh nas iom-fhillte. Chan eil mòran sgrùdaidhean deuchainneach aig luchd-rannsachaidh air laminates ioma-stiùiridh, agus chan eil dearbhadh cruas brisidh eadar-fhilleadh air inbhe eadar-nàiseanta a stèidheachadh fhathast. Chleachd an sgioba rannsachaidh snàithleach gualain T700 agus T800 gus measgachadh de laminates co-dhèanta a dhealbhadh le diofar cheàrnan laighe eadar-aghaidh, agus rinn iad sgrùdadh air buaidh ceàrn laighe eadar-aghaidh agus drochaid snàithleach air giùlan dì-laminachadh statach agus sgìths. Chaidh a lorg gu bheil buaidh mhòr aig drochaidean snàithleach a chruthaichear le oir deiridh an t-sreath air cruas brisidh an eadar-chòmhdach. Mar a bhios an sreath a’ leudachadh, bidh cruas brisidh an eadar-chòmhdach ag àrdachadh mean air mhean bho luach tùsail nas ìsle, agus nuair a ruigeas an sreath fad sònraichte, ruigidh e luach seasmhach, is e sin, an iongantas lùb strì R. Tha cruas brisidh tùsail an eadar-chòmhdach cha mhòr co-ionann agus timcheall air co-ionann ri cruas brisidh an roisinn, a tha an urra ri cruas brisidh a’ mhaitris fhèin.[5, 6]Ach, tha luachan leudachaidh cruas brisidh eadar-chòmhdach eadar-aghaidhean eadar-dhealaichte gu math eadar-dhealaichte. Tha eisimeileachd mhòr air ceàrn sreath eadar-aghaidh air a thaisbeanadh. Mar fhreagairt don eisimeileachd seo, tha Zhao et al.[5]Stèidhichte air meacanachd fiosaigeach an stòr strì sreathach, thathas den bheachd gu bheil luach seasmhachd cruas brisidh eadar-fhilleadh air a dhèanamh suas de dhà phàirt, is e aon phàirt obair brisidh an eadar-aghaidh sreath neo-cheangailte, agus is e am pàirt eile am milleadh agus an snàithleach intra-fhilleadh. Obair brisidh air adhbhrachadh le drochaid. Tro mhion-sgrùdadh eileamaidean crìochnaichte air raon aghaidh cuideim an aghaidh sreathach, lorgar gu bheil an dàrna pàirt den obair brisidh an urra ri doimhneachd sòn milleadh aghaidh dì-lamination (mar a chithear ann am Figear 3), agus gu bheil doimhneachd na sòn milleadh co-rèireach ri ceàrn layup an eadar-aghaidh. Tha modail teòiridheach de luach seasmhachd cruas brisidh seòrsa-I air a chuir an cèill leis a’ ghnìomh sinusoidal de cheàrn sreath eadar-aghaidh air a thaisbeanadh.
Gong et al.[7]rinn iad deuchainn sreathanachaidh hibrid I/II fo cho-mheasan measgachadh eadar-dhealaichte, agus fhuair iad a-mach gu bheil feartan lùb strì R cudromach aig sreathanachadh hibrid I/II anns an laminate cuideachd. Tro bhith a’ dèanamh anailis air cruas brisidh eadar diofar phìosan deuchainn, lorgar gu bheil an luach tùsail agus an luach seasmhach de chruas brisidh eadar-laminar a’ phìos deuchainn ag àrdachadh gu mòr le àrdachadh a’ cho-mheas measgachaidh. A bharrachd air an sin, faodar cruas brisidh tùsail agus seasmhach an eadar-fhilleadh fo cho-mheasan measgachaidh eadar-dhealaichte a mhìneachadh leis an t-slat-tomhais BK.
A thaobh sreathan sgìths, chaidh drochaidean snàithleach cudromach fhaicinn rè na deuchainn cuideachd. Tro bhith a’ dèanamh anailis air dàta na deuchainn, lorgar gu bheil buaidh aig an “lùb strì” air leudachadh dì-laminachadh sgìths an stuth co-dhèanta, agus mar sin chan eil am modail ìre leudachaidh sreathan sgìths traidiseanta agus an luach stairsneach iomchaidh tuilleadh. Stèidhichte air an anailis teòiridheach, Zhang agus Peng[4,8,9]thug iad a-steach an aghaidh leudachaidh dì-laminachadh sgìths gus an lùth a tha a dhìth airson leudachadh dì-laminachadh sgìths stuthan co-dhèanta a chur an cèill, agus mhol iad cuideachd an lùth deformachaidh àbhaisteach. Is e am modail ìre leudachaidh sreathach sgìths agus luach stairsneach nam paramadairean smachd an ìre fuasglaidh. Tha iomchaidheachd a’ mhodail agus am paramadair stairsneach àbhaisteach air a dhearbhadh le deuchainnean. A bharrachd air an sin, tha Zhao et al.[3]bheachdaich iad gu coileanta air buaidh drochaid snàithleach, co-mheas cuideam agus co-mheas measgachadh luchdan air giùlan sreathan sgìths agus leudachaidh, agus stèidhich iad modail ìre leudachaidh sreathan sgìths àbhaisteach a’ beachdachadh air buaidh co-mheas cuideam. Chaidh cruinneas a’ mhodail a dhearbhadh le deuchainnean sreathan sgìths le diofar cho-mheasan cuideam agus co-mheasan measgachadh. Airson meud corporra an aghaidh leudachaidh sreathan sgìths anns a’ mhodail ìre leudachaidh sreathan sgìths àbhaisteach, Gong et al.[1]faighinn thairis air laigse an dòigh àireamhachaidh nach urrainn ach puingean dàta fa leth cuibhrichte fhaighinn tro dheuchainnean, agus sgìths a stèidheachadh bho shealladh lùtha. Modail anailis airson obrachadh a-mach strì an aghaidh leudaichte sreathaichte. Faodaidh am modail dearbhadh cainneachdail a dhèanamh air sreathadh sgìths agus strì an aghaidh leudachaidh, agus taic teòiridheach a thoirt seachad airson cleachdadh a’ mhodail ìre leudachaidh sreathaichte sgìths àbhaisteach a thathar a’ moladh.
Figear 1 diagram inneal deuchainn sreathach
Figear 2 Lùb strì an aghaidh cruas brisidh eadar-fhilleadh R[5]
Figear 3 Sòn milleadh oir stiùiridh sreathach agus morf-eòlas leudaichte sreathach[5]
2. Sgrùdadh samhlachaidh àireamhach
Tha an atharrais àireamhach air leudachadh sreathach na shusbaint rannsachaidh chudromach ann an raon dealbhadh structaran co-dhèanta. Nuair a thathar a’ ro-innse fàilligeadh dì-laminachaidh laminates aon-stiùiridh co-dhèanta, mar as trice bidh na slatan-tomhais leudachaidh sreathachaidh a th’ ann mar-thà a’ cleachdadh cruas brisidh eadar-shreathach seasmhach mar am paramadair coileanaidh bunaiteach.[10], le bhith a’ dèanamh coimeas eadar an ìre fuasglaidh lùtha aig bàrr na sgàineadh agus cruas brisidh eadar-chòmhdach. Meud gus faighinn a-mach a bheil an sreathan a’ leudachadh. Tha meacanaig fàilligeadh còmhdach ioma-stiùiridh iom-fhillte.[11,12], a tha air a chomharrachadh le lùban strì an aghaidh R cudromach[5,13]Chan eil na slatan-tomhais leudachaidh sreathanach a th’ ann mar-thà a’ toirt aire don fheart seo agus chan eil iad a’ buntainn ri atharrais giùlan dì-laminachaidh laminates ioma-stiùiridh drochaideach anns a bheil snàithleach. Gong et al.[10, 13]leasaich iad na slatan-tomhais leudachaidh sreathach a bh’ ann mar-thà agus mhol iad lùb an aghaidh R a thoirt a-steach do na slatan-tomhais, agus stèidhichte air seo, stèidhich iad slatan-tomhais leudachaidh sreathach a’ beachdachadh air buaidhean drochaid snàithleach. Chaidh mìneachadh agus paramadairean cleachdaidh an aonaid cho-leanailteach bun-reachdail dà-loidhneach a sgrùdadh gu siostamach le dòighean àireamhach, a’ gabhail a-steach stiffness eadar-aghaidh tùsail, neart eadar-aghaidh, co-èifeachd slaodachd agus an àireamh as lugha de eileamaidean anns an raon feachd cho-leanailteach. Chaidh am modail paramadair aonaid cho-leanailteach co-fhreagarrach a stèidheachadh. Mu dheireadh, tha èifeachdas agus iomchaidheachd an t-slatan-tomhais leudachaidh sreathach leasaichte agus modail paramadair aonaid cho-leanailteach air an dearbhadh le deuchainn sreathach statach. Ach, chan urrainnear na slatan-tomhais leasaichte a chleachdadh ach airson atharrais sreathach aon-thaobhach air sgàth eisimeileachd suidheachaidh agus chan ann airson leudachadh ìreachail dà- no trì-thaobhach. Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, mhol an t-ùghdar cuideachd bun-reachdail feachd cho-leanailteach trì-loidhneach ùr a’ beachdachadh air drochaid snàithleach.[14]Tha an dàimh bhun-reachdail a’ freagairt air a’ phròiseas iom-fhillte de leudachadh sreathanach bho shealladh microscopach, agus tha buannachdan ann bho pharaimeatairean sìmplidh agus brìgh fiosaigeach soilleir.
A bharrachd air sin, gus an iongantas imrich sreathach a tha cumanta ann am pròiseas sreathach laminates ioma-stiùiridh a shamhlachadh gu ceart[11,12], Zhao agus a chompanaich.[11,12]mhol modail stiùiridh slighe sgàineadh stèidhichte air eileamaid chrìochnaichte leudaichte, ag atharrais dealbhadh sònraichte. Imrich ìreachail ann an deuchainn sreathanachaidh co-dhèanta. Aig an aon àm, thathas a’ moladh modail leudachaidh sreathanach airson giùlan leudachaidh sreathanach zigzag air feadh an eadar-aghaidh sreathanach 90°/90°, a bhios ag atharrais gu ceart air giùlan leudachaidh sreathanach an eadar-aghaidh 90°/90°.
Figear 4 Samhlachadh àireamhach de imrich sreathanach agus toraidhean deuchainneach[15]
Co-dhùnadh
Tha am pàipear seo ag amas air toraidhean rannsachaidh na buidhne seo ann an raon dì-laminachadh laminate co-dhèanta. Tha na taobhan deuchainneach sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach buaidh ceàrn laighe an eadar-aghaidh agus drochaid snàithleach air giùlan leudachaidh dì-laminachadh statach agus sgìths. Tro àireamh mhòr de sgrùdaidhean deuchainneach, chaidh a lorg gu bheil meacanaig fàilligeadh laminate ioma-stiùiridh stuthan co-dhèanta iom-fhillte. Tha drochaid snàithleach na mheacanaig cruadhachaidh cumanta de laminates ioma-stiùiridh, agus is e sin am prìomh adhbhar airson lùb R-strì an aghaidh cruas brisidh eadar-laminar. An-dràsta, tha an sgrùdadh lùb strì R fo shreathachadh II caran gann agus feumach air tuilleadh rannsachaidh. A’ tòiseachadh bhon mheacanaig fàilligeadh, thathas a’ moladh modail sreathachaidh sgìths anns a bheil diofar nithean buaidh, agus is e sin stiùireadh rannsachaidh sreathachaidh sgìths. A thaobh atharrais àireamhach, mhol a’ bhuidheann rannsachaidh slatan-tomhais leudachaidh ìreachail leasaichte agus modail bun-reachdail co-leanailteach gus beachdachadh air buaidh drochaid snàithleach air giùlan leudachaidh sreathachail. A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh an eileamaid chrìochnaichte leudaichte gus an iongantas imrich ìreachail ath-aithris nas fheàrr. Bidh an dòigh seo a’ cur às don fheum air roinneadh cealla mìn, a’ cur às do na duilgheadasan co-cheangailte ri ath-roinneadh mogaill. Tha buannachdan sònraichte aige ann a bhith ag atharrais sreathanachadh chumaidhean neo-riaghailteach, agus tha feum air barrachd rannsachaidh innleadaireachd air an dòigh seo san àm ri teachd.[16].
Tùsan
[1] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. Modail ùr airson an aghaidh sgìths dì-laminachaidh ann an laminates co-dhèanta a dhearbhadh bho shealladh lùtha. Compos Sci Technol 2018; 167: 489-96.
[2] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, N Hu, N Li. Modail stèidhichte air XFEM airson fàs dì-laminachaidh zigzag a shamhlachadh ann an co-dhèanamhan lannaichte fo luchdachadh modh I. Compos Struct 2017; 160: 1155-62.
[3] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Wang, Z Lu, L Peng, N Hu. Mìneachadh nuadh air giùlan fàis dì-laminachadh sgìths ann an laminates ioma-stiùiridh CFRP. Compos Sci Technol 2016; 133: 79-88.
[4] L Peng, J Zhang, L Zhao, R Bao, H Yang, B Fei. Fàs dì-laminachaidh Modh I de laminates co-dhèanta ioma-stiùiridh fo luchd sgìths. J Compos Mater 2011; 45: 1077-90.
[5] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, Z Lu, N Hu, J Xu. Modail a tha an urra ri eadar-aghaidh de chruas brisidh àrd-chlàr ann an laminates CFRP ioma-stiùiridh fo luchdachadh modh I. Composites Pàirt B: Innleadaireachd 2017; 131: 196-208.
[6] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Chen, B Fei. Simulachadh fàs dì-laminachaidh ann an laminates ioma-stiùiridh fo luchdan modh I agus modh measgaichte I/II a’ cleachdadh eileamaidean co-leanailteach. Compos Struct 2014; 116: 509-22.
[7] Y Gong, B Zhang, L Zhao, J Zhang, N Hu, C Zhang. Giùlan lùb-R an dì-laminachaidh I/II measgaichte-mhodh ann an laminates carbon/epoxy le eadar-aghaidhean aon-stiùiridh agus ioma-stiùiridh. Compos Struct 2019. (Fo Ath-sgrùdadh).
[8] L Peng, J Xu, J Zhang, L Zhao. Fàs dì-laminachaidh measgaichte de laminates co-dhèanta ioma-stiùiridh fo luchd sgìths. Eng Fract Mech 2012; 96: 676-86.
[9] J Zhang, L Peng, L Zhao, B Fei. Ìrean fàis dì-laminachaidh sgìths agus stairsnich laminates co-dhèanta fo luchdachadh modh measgaichte. Int J Fatigue 2012; 40: 7-15.
[10] Y Gong, L Zhao, J Zhang, Y Wang, N Hu. Slatan-tomhais airson sgaoileadh dì-laminachaidh a’ gabhail a-steach buaidh drochaid snàithleach airson dì-laminachadh I/II modh measgaichte ann an laminates ioma-stiùiridh CFRP. Compos Sci Technol 2017; 151: 302-9.
[11] Y Gong, B Zhang, SR Hallett. Imrich dì-laminachaidh ann an laminatean co-dhèanta ioma-stiùiridh fo luchdan leth-statach agus sgìths modh I. Compos Struct 2018; 189: 160-76.
[12] Y Gong, B Zhang, S Mukhopadhyay, SR Hallett. Sgrùdadh deuchainneach air imrich dì-laminachaidh ann an laminates ioma-stiùiridh fo luchd statach is sgìths modh II, le coimeas ri modh I. Compos Struct 2018; 201: 683-98.
[13] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. Slatan-tomhais lagh cumhachd leasaichte airson sgaoileadh dì-laminachaidh le buaidh drochaid snàithleach air sgèile mhòr ann an laminates ioma-stiùiridh co-dhèanta. Compos Struct 2018; 184: 961-8.
[14] Y Gong, Y Hou, L Zhao, W Li, G Yang, J Zhang, N Hu. Modail crios co-leanailteach trì-loidhneach ùr-nodha airson fàs dì-laminachaidh ann an laminates DCB le buaidh drochaid snàithleach. Compos Struct 2019. (Ri chur a-steach)
[15] L Zhao, J Zhi, J Zhang, Z Liu, N Hu. Simulachadh XFEM de dhì-laminachadh ann an laminates co-dhèanta. Co-dhèantan Pàirt A: Saidheans Gnìomhaichte agus Saothrachadh 2016; 80: 61-71.
[16] Zhao Libin, Gong Yu, Zhang Jianyu. Adhartas rannsachaidh air giùlan leudachaidh sreathach de laminaidean co-dhèanta ath-neartaichte le snàithleach. Iris Saidheansan Adhair-adhair 2019: 1-28.
Stòr:Gong Yu, Wang Yana, Peng Lei, Zhao Libin, Zhang Jianyu. Sgrùdadh air giùlan leudachaidh sreathach laminates co-dhèanta ath-neartaichte le snàithleach carbain adhartach [C]. Co-labhairt Acadaimigeach Meacanaig is Innleadaireachd - Àireamhachd Àireamhach agus Mion-sgrùdadh Dàta 2019. Comann Meacanaig Shìona, Comann Meacanaig Beijing, 2019. tro ixueshu
Àm puist: 15 dhen t-Samhain 2019