1. Destpêk
Kompozîta epoksî ya bi fîbera karbonê xurtkirî (CFRP) gelek avantajên wekî densiteya nizm, hêza taybet a bilind, hişkbûna taybet a bilind, berxwedana westandinê, berxwedana korozyonê û taybetmendiyên mekanîkî yên baş hene. Ew bi berfirehî di avahiyên hewavaniyê û avahiyên din ên dijwar ên jîngehê, germahiya şil û bandorê de tê bikar anîn. Bandora faktorên jîngehê li ser materyalan her ku diçe eşkere dibe. Di salên dawî de, zanyarên navxweyî û biyanî hejmareke mezin ji lêkolînan li ser bandorên jîngeha germ û şil li ser kompozîtên CFRP kirine [1] û bandora bandorê li ser kompozîtên CFRP. Lêkolînê dît ku bandora jîngeha germ û şil li ser kompozîtên CFRP plastîkbûna matrîksê [2, şikestin [31 û taybetmendiyên navrûya fîber-matrîksê yên qelsbûyî [2'3'5], xwarbûna kompozîta CFRP bi zêdebûna dema dermankirina germahiya şil re vedihewîne. Taybetmendiyên mekanîkî yên performansê [2, taybetmendiyên birîna serşok û nav-laminar [2, 1 û taybetmendiyên kişandina statîk [3'6'7] meyleke daketinê nîşan dan. Woldesenbet û yên din. [8,9] taybetmendiyên mekanîkî yên bandorê yên kompozîtan di rêjeyên bilind ên zorê de piştî dermankirina germê ya şil lêkolîn kirin, û gihîştin ku jîngeha germ û şil hêza bandorê ya kompozîtan baştir kir. Derket holê ku vegirtina şilbûnê ya materyalên kompozît dikare taybetmendiyên mekanîkî yên bandorê yên materyalan di hin mercan de baştir bike, ku ji encamên ceribandinê di bin şert û mercên nîv-statîk de pir cûda ye. Xebata lêkolînê ya sereke ya niha bandora germa şil (di nav de ketina avê) li ser taybetmendiyên bandorê yên leza nizm ên kompozîtên matrîksa rezînê ya bi fîberê xurtkirî ye. Pan Wenge û hevkarên wî [10] taybetmendiyên zextê yên laminatên kompozît ên du-alî yên bi fîberglass/epoksî yên tevnkirî piştî bandora leza nizm di germahiya odeyê de û di bin şert û mercên germ û şil de (ketina avê di 65 °C de) lêkolîn kirin. 4. Laminat di bin jîngeha germ û şil de piştî şoka leza nizm tê bidestxistin. Performansa zextê bi girîngî kêm dibe. Karasek û hevkarên wî [1] bandorên şilbûn û germahiyê li ser bandora kompozîtên grafît/epoksî lêkolîn kirin, û ew di jîngehên germahiya nizm û germahiya odeyê de bi dest xistin. Şilbûn bandorek hindik li ser enerjiya destpêkê û vegirtina enerjiyê ya zirarê dike. Yucheng zhong û hevkarên wî [12,13] piştî dermankirina germê ya şil ceribandinek bandora leza nizm li ser laminatên kompozît pêk anîn. Encam ev e ku jîngeha germ û şil zirara bandorê ya laminatê bi girîngî kêm dike. Berxwedana bandorê ya laminatan baştir bike. Krystyna û hevkarên wî [14] bandora leza nizm a kompozîta fîbera aramîd-cam/epoksî piştî dermankirina germê ya şil (di nav avê de 70 °C) lêkolîn kirin, û piştî dermankirina germê ya şil deverek zirara bandorê ya piçûktir bi dest xistin. Ev dibe sedema zirara veqetandinê di hundurê nimûneyê de, ku di dema bandorê de bêtir enerjiyê dikişîne û pêşî li çêbûna veqetandinê digire. Ji jor ve tê dîtin ku bandora jîngeha germê ya şil li ser zirara bandorê ya materyalên kompozît bandorek pêşvebirin û bandorek qelskirinê heye. Ji ber vê yekê, lêkolîn û verastkirinên bêtir hewce ne. Di warê bandorê de, Mei Zhiyuan û hevkarên wî [15] modelek analîza dînamîkên ketinê ya du-qonaxî (derketina birrînê û derketina domdar) ya laminatên kompozît ên bi fîberê xurtkirî di bin bandora leza bilind de pêşniyar kirin û saz kirin. Guiping Zhao û hevkarên wî [16] sê cureyên leza cuda (kêmtir ji, wekhev û mezintir ji leza sînorê balîstîk) li ser performansa bandorê û zirara nimûneyê piştî sê cureyên lamînatan pêk anîn, lê bandora jîngeha germahiya şil li ser zirara bandorê negirt nav xwe. . Li ser bingeha wêjeya jorîn, lêkolîna têkildar li ser bandora jîngeha şil û germ li ser lamînatên kompozît ên bi fîberê xurtkirî hîn bêtir nehatiye lêkolîn kirin. Di vê gotarê de, taybetmendiyên zirara bandorê yên lamînatên kompozît ên fîbera karbonê/epoksî yên bi germahiya şil têrbûyî di bin şert û mercên serşoka avê ya 70 °C de hatin lêkolîn kirin. Bandorên jîngeha germ û şil li ser taybetmendiyên têkçûna bandorê yên kompozîtan bi berhevdana bi nimûneyên germahiya odeya hişk re hatin analîz kirin. Di ceribandinê de, lamînatên CFRP li ser lamînatên CFRP bi 45 m/s, 68 m/s û 86 m/s bandor kirin. Leza berî û piştî bandorê hate pîvandin. Bandora jîngeha germ û şil li ser performansa vegirtina enerjiyê ya lamînatan hate analîz kirin. Ji bo tespîtkirina zirara navxweyî ya laminatê, skankirina ultrasonîk a c-yê hat bikar anîn, û bandora leza lêdanê li ser devera şikestî hat analîzkirin. Mîkroskopa elektronîkî ya skankirinê û pergala mîkroskopîk a sê-alî ya kûrahiya ultra hat bikar anîn da ku taybetmendiyên mezoskopîk ên zirara nimûneyê werin çavdêrîkirin, û zirara nimûneyê bi hawîrdora germahiya şil hat analîzkirin. Bandora taybetmendiyan.
2 Materyal û rêbazên ceribandinê
2. 1 Materyal û amadekarî
Materyalê kompozît ê rezîna epoksî ya fîbera karbonê (T300/EMl 12), pêş-avêtinê ji hêla Jiangsu Hengshen Co., Ltd. ve hatî peyda kirin, qalindahiya pêş-avêtinê ya yek-qatî 0.137 mm bi rêjeya qebareya fîberê 66%. Panela laminat li ser erdê qatê tê danîn. , mezinahiya 115mm x 115mln. Pêvajoya çêkirina tanka germ-presê tê bikar anîn. Diyagrama pêvajoya saxkirinê ya ku ji hêla pêvajoyê ve hatî amadekirin di Wêne 1 de tê nîşandan. Pêşî germahiya odeyê ji 80°C bi rêjeya germkirinê ya 1 heta 3°C/min bilind bikin, dûv re 30 deqîqeyan germ bihêlin, bi rêjeya germkirinê ya 113°C/min heta 130°C germ bikin, di 120 deqîqeyan de germ bihêlin, daxin 60°C.0C bi rêjeyek sarbûnê ya sabît, û dûv re zextê rakin û berdin, û berdin.
2. 2 Dermankirina germê ya şil
Piştî amadekirina nimûneyê, nimûne li gorî taybetmendiya HB 7401-96.171 "Rêbaza ceribandinê ya vegirtina şilbûnê ya qata kompozît a li ser bingeha rezînê" bi germahiya şil hate dermankirin. Pêşî, nimûne di odeyek zuwakirina termostatîk de li 70 pileya Celsius tê danîn da ku zuwa bibe. Bi karanîna mîzanan bi rêkûpêk tê girankirin heta ku windabûna kalîteya nimûneyê li ser ne ji %0.02 zêdetir sabît be, nirxa tomarkirî di vê demê de Girseya Hişk a Endezyariyê G ye. Piştî zuwakirinê, nimûne ji bo dermankirina germahiya şil di 70 pileya Celsius avê de tê danîn. Li gorî taybetmendiya HB 7401. Rêbaza ku di 96an de hatî destnîşankirin "kalîteya nimûneyê her roj dipîve, wekî Gi tê tomarkirin, û guherîna vegirtina şilbûnê Mi tomar dike. Îfadeya vegirtina şilbûnê ya nimûneya laminat a CFRP ev e:
Formula bi hûrgilî hatiye ravekirin: Mi mijandina şilbûnê ya nimûneyê ye, Gi kalîteya piştî ku nimûne şilbûnê mijîne ye, g, go kalîteya rewşa hişk a endezyariya nimûneyê ye.
2. 3 Ceribandinên Bandorê
Ceribandina bandora bilez a li ser laminata CFRP li ser topek hewayî ya bilez a bi qûtra 15 mm hate kirin. Amûra ceribandina bandora bilez (li Wêne 2 binêre) tifinga hewayî ya bilez, amûra pîvandina leza lazer berî û piştî bandorê, laşê guleyê, amûra sazkirina nimûneyê (quncikê jorîn ê rastê yê Wêne 2), û amûra vegerandina ewlehiya laşê guleyê vedihewîne. Laşê guleyê guleyek silindirî ya serê konî ye (Wêne 2), û qebareya guleyê 24.32 g bi qûtra 14.32 mm ye; leza bandorê 45 m/s (enerjiya bandorê 46 J), 68 m/s (enerjiya bandorê 70 J), 86 m/s (enerjiya bandorê 90 J) bandor e.
2. 4 Tesbîtkirina zirara nimûneyan
Piştî ku ji bandorê bandor bû, plakaya laminat a kompozît a epoksî ya rengê fîbera karbonê ji bo tesbîtkirina zirara navxweyî ya plakaya laminat a CFRP tê bikar anîn, û qada projeksiyonê ya qada zirara bandorê bi nermalava analîza wêneyê UTwim tê pîvandin, û taybetmendiyên berfireh ên hilweşîna beşê xaçerêyî bi mîkroskopa elektronîkî ya skankirinê û pergala mîkroskopa 3D ya kûrahiya ultra têne çavdêrîkirin.
3 Encam û nîqaş
3. 1 Taybetmendiyên vegirtina şilbûnê yên nimûneyan
Bi tevahî 37.7 roj, navînîya vegirtina şilbûna têrbûyî %1.780 e, bi rêjeya belavbûnê 6.183x10.7lllnl2/s. Xêza vegirtina şilbûnê ya nimûneya laminat a CFRP di Wêne 3 de tê nîşandan. Wekî ku ji Wêne 3 tê dîtin, rêjeya mezinbûna destpêkê ya vegirtina şilbûnê ya nimûneyê xêzik e, piştî qonaxa xêzik, rêjeya mezinbûna vegirtina şilbûnê dest pê dike kêm bibe, piştî nêzîkî 23 rojan digihîje astek rewşa sabît, û piştî demekê digihîje têrbûna vegirtina şilbûnê. Ji ber vê yekê, vegirtina şilbûnê ya nimûneyê li gorî moda vegirtina şilbûnê ya du-qonaxî ye: qonaxa yekem a vegirtina şilbûnê ji ber çalakiya hevbeş a germahî û şilbûnê ye, şilbûn di nav materyalê de bi xwe por, kun, şikestin û kêmasiyên din dihewîne ku ber bi hundurê materyalê ve belav dibin; Belavbûna avê hêdî ye û di vê qonaxê de hêdî hêdî digihîje têrbûnê.
3. Taybetmendiyên wêrankirina eşkere yên panela laminat a 2-qatî
Leza bandorê 86 m/s ye dema ku nexşeya profîla hilweşîna eşkere ya nimûneyê li pêş û paş e, li gorî nimûneya germahiya odeya hişk, şil û germ, şiklê hilweşîna pêş a nimûneyê bêtir dişibihe, her du nimûneyên di bandorê de, ji ber şikestinên bingehîn, hilweşîna wê li ser qata yekem a fîberê xwedî şemitînek diyarkirî ye. Ev dibe sedem ku pêş şiklek elîptîk an çargoşeyî bigire, û ji bilî dîtina şikestina di substratê de, tê dîtin ku fîber dişkên. Li gorî nimûneya germahiya odeya hişk, şil û germ, şikestina şiklê hilweşîna paşîn, tê dîtin ku pişt li ser rêça bandorê xwedî bilûrek diyarkirî ye, û şikestinek xaç-şiklî nîşan dide. Eşkere ye ku şikestina fîberê, şikestina bingehîn û şikestina navbera qatan (qatîbûn) sê awayên hilweşînê ne, beşa dawîn a fîberê radibe lê naşkê, tenê qat dibe û şikestina fîber/bingeh. Şikestina fîberê jî cûda ye, wekî ku ji berhevdana zirara pêş û paş ve tê dîtin. Pêş ji ber zext û birînê şikestina fîber û substratê dibe. Paş ji ber dirêjkirinê dibe sedema şikestina fîberê û qatkirina substratê. Wêne 4 leza şokê ya 45 m/s, 68 m/s, 86 m/s nîşan dide dema ku zirara navxweyî ya nimûneyê C tê skankirin. Herêma ku bi xeta gewr a gilover a nêzîkî l li navenda wêneyê hatî nîşandan, herêma projeksiyonkirî ya qula zirarê ye. Xeta reş a li jor û jêr her nexşeya piçûk herêma ji bo herêma paşvekişandina nimûneyê nîşan dide. Herêma ku di xeta spî ya di wêneyê (b) (d) (f) de hatî nîşankirin zirara navxweyî ya nimûneyê li ser sînor e. Grafîk nîşan dide ku enerjiya bandorê bi zêdebûna leza bandorê re zêde dibe. Plaqeya laminatkirî dikare di dema bandorê de bêtir enerjiyê bikişîne (ji bo nirxên taybetî li Wêne 6 binêre), di encamê de qada zêde ya projeksiyona zirara laminat zêde dibe: bi berhevkirina nimûneya germahiya odeya hişk bi wêneya nimûneya têrbûna germ a şil, dikare were dîtin ku zirara navxweyî (xeta spî) ya nimûneyê heye ku li ser sînor di rewşa têrbûna germ-şil a nimûneyê de çêdibe, bi giranî ji ber pêvajoya vegirtinê. Plastîfîzebûna substratê di plakaya laminat de û qelsbûna rûbera fîber-bingehê dibe sedema ku sînor di dema pêvajoya bandorê de bandorek diyarkirî li ser plakaya laminat bike. Li gorî wêneyê, qada paşveqetandinê (xeta reş) a nimûneyê di rewşa hişk de ji rewşa şil û germ a têrbûyî ne pir cûda ye.
3. Taybetmendiyên wêranker ên berfireh ên panela 3-qatî
Nexşeya taybetmendiyên zirara xaçerêyî ya plakaya hevbeş a qata CFRP, ku ji hêla mîkrosîstema 3D ya kûrahiya ultra û neynika elektronê ya şopandinê ve hatî kişandin, bi leza bandorê ya 45 m/s, hişk û şil û germ, nîşan dide ku zirara nimûneyê di her du rewşan de sê awayên hilweşandinê vedihewîne: şikestina fîberê, şikestina bingehê û şikestina navbera qatan. Lê bingeha her du nimûneyan bi awayên cûda şikestî ye. Şikestina substratê di rewşek hişk de li ser girêdana di navbera fîber û substratê de şikestî ye. Lêbelê, şikestina substratê piştî dermankirina germê ya şil bi perçeyên substratê re tê ku dikevin derve. Wold-esenbet û materyalên din di hawîrdora şil û germ de performansa bandorê ya avahiya avahiyê û hilweşîna navrûya substrata fîberê bi hev re hatî destnîşankirin, di hawîrdora şil û germ de, plakaya qata CFRP di bingeha rezînê de ezmûna kişandina mîqdarek diyarkirî ya avê dike, ava ku diherike dê bibe sedema helandina substrata rezînê. Fîbera karbonê nemijîne, wê hingê divê di navbera herduyan de berfirehbûna şil hebe, ev cûdahî navrûya di navbera substrat û fîberê de qels dike, hêza substratê kêm dike. Dema ku di bin barê bandorê de bin, perçeyên substratê bi hêsanî dikevin xwarê, ku di encamê de ji rûyê zirara nimûneya germahiya odeya hişk cuda dibe. Ji avahiya berfireh a neynika elektrîkê ya skankirî, tê dîtin ku şikestina laşê bingeha şil û germ bi giranî şikestina sist a şikestina çapkirinê ye, lê şikestina berî germahiya şil bi giranî şikestî ye, û şikestina şikandina horizontî ya di navbera tebeqeyan de eşkeretir e. Ji mîkroskopa optîkî ya di wêneyê de, tê dîtin ku formên hilweşandinê di her du rewşan de cûda ne, û rewşa hişk hilweşandina her-navber e. Ji bo birîna hilweşandinê bi giranî, piştî germahiya şil ji bo forma hilweşandinê bi hilweşîna qatkirî ya girîng re, rêjeya hilweşandina qatkirî berfireh dibe. Ev dikare ji goşeya mekanîzmaya hilweşandinê û taybetmendiyên vegirtina enerjiyê were dîtin. Mei Zhiyuan du qonaxên dagirkirina guleyan pêşniyar kir: qonaxa birînê û qonaxa dagirkirina domdar. Herêma A di nimûneya germ a şil de qonaxa dagirkirina şikandinê ye, bi giranî ji ber ku di pêvajoya bandorê de, plakaya qatkirinê tê pêçandin û şikandin da ku deformasyona hilweşandinê çêbibe, herêma b qonaxa dagirkirina domdar e. Ev qonax bi giranî ji ber kêmbûna leza ketina laşê guleyê di bin bandora pêkhateya stresa dirêjkirinê ya qata fîber de ye, û enerjî bi giranî vediguhere enerjiya zorê ya dirêjkirina fîberê û enerjiya şikestina navbera qatan (l 51), ji ber vê yekê şikestina fîberê el û şikestina fîberê ya berê ne di xêzek rast de ne. Di nimûneya hişk de, ev diyarde ne eşkere ye, û zirara plakayê cidîtir e, plakaya qatê di rewşek şikestinê de ye. 3. 4 Analîza qada projeksiyonê ya qulika zirarê Wêne 5 têkiliya di navbera germahiya odeya hişk û têrbûna germ a şil a leza destpêkirinê û windabûna enerjiyê ya laş nîşan dide, di leza bûyerê de ya nêzîkî 45 m/s, germahiya odeya hişk a guleyê hemî vedigere, ji ber vê yekê di wêneyê de nayê xuyang kirin. Wekî ku ji Wêne 7 tê dîtin, dema ku ceribandin di bin têrbûna germî ya şil de tê ceribandin, windabûna enerjiya guleyê cidî ye, û kapasîteya kişandina nimûneyê piştî dermankirina germî ya şil zêde dibe.
Wêne 6 nexşeya grafîkî ya qada projeksiyonê ya leza lêdana laşê guleyê û qulika zirara qata CFRP ye (xeta gewr beşek ji Wêne 4 nîşan dide), wêneyên berfireh (4), (5), (6) dikarin werin dîtin: (1) bi zêdebûna leza lêdanê re, qada projeksiyonê ya qulika zirara qata qata CFRP zêde dibe; (2) Qada projeksiyonê ya qulika zirarê di nimûneyê de di germahiya odeya hişk de ji ya têrkirina germ a şil mezintir e; (3) dema ku leza lêdanê nêzîkî 45 m/s be, qada projeksiyonê ya qulika zirarê ya plakaya laminatkirî piştî dermankirina germa şil ji qada projeksiyonê ya qulika zirara plakaya laminatkirî di germahiya odeya hişk de pir mezintir e. Qada projeksiyonê ya zirara nimûneya têrkirina germî ya şil bi l-qulikê %85,1 zêde bû û bi leza şokê ya nêzîkî 68 m/s, plakaya laminatkirî di rewşa têrkirina germî û şil de %18,10 zêde bû, nirxa vegirtinê (Wêne 5) %15,65 zêde bû; Bi leza lêdanê ya nêzîkî 88 m/s, plakaya laminatkirî di rewşa têrkirina şil û germî de bi rêjeya %9,25 kêm bû, nirxa vegirtinê hîn jî bi rêjeya %12,45 zêde bû.
Li gorî encamên lêkolînê yên Yucheng Zhong û berhemên din, vegirtina şilbûnê ya materyalên kompozît ên bi fîbera karbonê ve xurtkirî sînorê elastîk û berxwedana bandorê ya plakaya laminat baştir dike, û qada projeksiyona qulika zirarê ya nimûneya di germahiya odeya hişk de û nimûneya têrkirina germ a şil di vê gotarê de dike yek (Wêne 4 di xeta gewr de). Diyagrama têkiliyê bi leza bûyera laşê guleyê û qada projeksiyonê ya qulika zirara qata CFRP, û zirara qatkirî ya panela girêdana qata CFRP dikare were berhev kirin dema ku leza bandorê wekhev û kêm be. Qada qulika zirarê ya nimûneya têrkirina germ a şil nisbeten mezin e. Ev ji ber ku dermankirina germa şil plastîkbûna substrata qata CFRP çêdike, têkiliya fîber û substratê û performansa navbera qatan qels dike, di bandorê de, rewşa têrkirina germa şil a berfirehbûna zirara qatkirî ya nimûneyê, rêjeya zirarê zêde dibe. Li gorî Wu Yixuan û ceribandinên din, tê zanîn ku enerjiya bandorê di rêça rêkirina vertîkal de bi giranî ji hêla substrata rezînê ve tê mijandin, dûv re plastîkbûna substratê dibe sedem ku nimûneya têrbûna şil û germ di dema pêvajoya bandorê de bêtir enerjiyê mijîne, berxwedana bandorê baştir dike, û qada projeksiyonê ya qula zirarê zêde dike; Zirara laminatê CFRP bi tevahî nehatiye dirêj kirin, bandor bi dawî bûye, ji ber vê yekê dema ku leza bandorê bilindtir be, dermankirina germa şil li ser qada projeksiyonê ya zirara laminatê CFRP êdî cidî nine, lê ji ber plastîkbûna rezîna substratê, kapasîteya mijandinê hîn jî zêde dibe.
4 Encam
(1) Bi zêdebûna leza bandorê re, qada kuna zirarê ya laminatê kompozît a epoksî ya bi rezîna epoksî ya bi fîbera karbonê xurtkirî (CFRP) zêde dibe, û rêjeya mezinbûna kuna zirarê 孑L di nimûneyê de di germahiya odeya hişk de ji ya di bin têrbûna germahiya şil de bilindtir e. Mezin: (2) Dema ku leza bandorê 45 m/s be, qada projeksiyona zirarê ya laminatê CFRP di rewşa têrbûna germahiya şil de ji sedî 85.11 zêde dibe, dema ku leza bandorê 68 m/s be, qada projeksiyona zirarê ya laminatê CFRP di rewşa têrbûna germahiya şil de li gorî laminatê CFRP di rewşa germahiya odeya hişk de ji sedî 18 zêde dibe. Ji sedî 10, leza bandorê 86m/s ye. Qada projeksiyona zirarê ya laminatê cFRP ya şil-têrbûyî li gorî laminatê cFRP ya germahiya odeya hişk ji sedî 9.9 kêm dibe. 25%; (3) Piştî ku laminata cFRP ji hêla hawîrdora germ û şil ve bandor dibe, performansa navbera qatan a laminatê kêm dibe, û di encamê de qada veqetandinê berfireh dibe.
Dema Postê: 24 Hezîran-2019